桥隧建筑物一般知识Word下载.docx
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用梁作为桥跨结构的桥。
有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥三种。
（2）拱桥：
用拱圈或拱肋作为桥跨结构的桥。
拱桥又可按结构形式分为无铰拱、双铰拱，三铰拱；
按有无外推力分为推力拱、无推力拱。
（3）刚构桥：
桥跨结构与桥墩或桥台刚性连接的桥。
（4）框架桥：
桥梁为整体箱形框架的桥。
（5）悬索桥：
用桥塔支撑锚于两岸（端）的缆索，借助挂于缆索上的吊杆悬吊桥面和梁形成桥跨结构的桥。
（6）斜拉桥：
以斜拉索连接索塔和主梁作为桥跨结构的桥。
（7）综合体系桥：
桥跨同时有几个体系特征结构，相互联系结合而成，如钢桁拱桥等。
5.按梁的截面形式分类
（1）板型梁：
适用于低高度梁，当桥梁高度受到限制时，采用此种形式。
钢板梁是由钢板或型钢组成工字型截面主梁，并由纵、横联结系连接的梁。
混凝土板梁是宽腹板、跨度较小的普通钢筋混凝土梁。
（2）T型梁：
T型梁是既有线混凝土桥梁最常见的截面形式。
混凝土T梁是横截面为T型的混凝土梁。
（3）箱型梁：
随着列车的提速，对桥梁的刚度要求越来越高，箱型梁在线路上使用也越来越多，如图1-4所示。
钢箱梁是由纵、横向加劲肋加强的钢板所组成的单室或多室箱型截面梁。
混凝土箱梁是横截面呈一个或几个封闭箱型的混凝土梁。
（三）各部尺寸的规定
各部尺寸的示意如图1-5所示。
1.跨度（计算跨度）
（1）简支梁、连续梁、悬臂梁、斜拉桥、悬索桥和双铰拱为各孔两端支座中心之间距离。
（2）无铰拱桥、刚构桥和箱型桥为其净孔。
2.梁的全长
梁两端面之间的长度。
3.梁的净跨度（净孔）
沿计算水位量出的相邻墩台边缘之间的距离。
4.桥梁长度（桥长）
（1）梁桥系指桥台挡炸砟前墙之间的长度。
（2）拱桥系指拱上侧墙与桥台侧墙间两伸缩缝外端之间的长度。
（3）刚架桥（或框架桥）系指刚架（或框架）顺跨度方向外侧间的长度。
5.桥全长
桥全长指桥梁轴线上两桥台尾部之间的距离。
6.桥孔总长
指桥梁排水宽度，即桥梁各孔净跨度的总和。
斜桥为各两墩（台）间垂直距离之和；
拱桥为各孔起拱线处净长之和。
当椎体填土突出桥台之外时，则改沿计算水位与低水位之间的中线来量度。
7.桥梁高度
由桥面的轨底至河床最凹点的垂直距离。
8.桥下净空高度
桥跨结构地面至水面、路面或轨面之间可用于交通的自由高度。
9.温度跨度
指梁跨受温度影响而伸长和缩短的区段长度（图1-6）
二、隧道的组成与分类
（一）隧道的组成
隧道的组成包括主体建筑物和附属设备两部分。
主体建筑物由洞身和洞门组成；
附属设备包括避车洞和防排水设施，长大隧道还有专门的通风及照明设备。
图1-6温度跨度
（二）隧道按长度的分类
特长隧道：
全长10000m以上；
长隧道：
全长3000m以上至10000m;
中隧道：
全长500m以上至3000m；
短隧道：
全长500m及以下。
隧道长度系指进出口洞门端墙墙面之间的距离，即以端墙面与内轨顶面的交线同线路中线的交点计算。
计算时，双线隧道以下行线为准；
位于车展上的隧道以正线为准。
三、涵渠组成与分类
涵洞、明渠、渡槽、倒虹吸管统称为涵渠。
涵洞由洞身、基础、进出口建筑物（即端墙、翼墙等）以及附属设备组成（图1-7）
（一）涵洞的分类
按结构形式分有拱涵、圆涵、框架涵、盖板涵等；
按水力特性分为压涵、无压涵；
按孔数分有单孔、双孔、多孔等。
排洪涵洞的最小孔径不应小于1.25m，且全长不超过25m。
当全长超过25m时，为便于养护，孔径应相应加大。
无淤积的灌溉涵孔径应不小于0.75m。
当孔径为0.75m，且净高h<
1.0m时，长度不宜超过10m；
净高h≥1.0m时，长度不宜超过15m。
城市或者车站范围内涵洞的孔径，需酌情加大。
现有涵洞不符合上述规定者，应结合具体情况逐步改造。
（二）涵洞有关尺寸的规定
1.涵洞的净孔
（1）拱涵为起拱线见的水平距离。
（2）框构涵为涵内水平距离。
（3）圆涵为内径（卵形或扁圆形的为水平方向最大距离）。
（4）盖板涵为墩台间净距。
2.涵洞的全长
（1）涵洞的全长即涵洞的轴长，包括端墙在内。
（2）框架涵和盖板涵的全长为边墙间横向宽度，以长边计。
第二节限界
限界是铁路建筑物及其他任何设备不得侵入的国家规定的轮廓尺寸线，目的在于确保铁路机车车辆和超限装载货物安全运行。
一、建筑限界
建筑限界是一个与线路中心线垂直的横断面。
（一）基本建筑限界
基本建筑限界（图1—8）的高度由钢轨顶面算起，横向尺寸由线路中心线算起。
单线直线基本建筑限界半宽为2440mm。
这是由最大级超限货物装载限界的半宽为2225mm，加上货物横向移动量170.5mm，再加44.5mm的安全量而得出，即：
基本建筑界限半宽=2225+170.5+44.5=2440mm。
基本建筑界限高度为5500mm，这是由于最大级超限货物装载限界高度为5300mm，加上货物向上震动偏移量46.5mm，再加安全量153.5mm而得出的，即：
建筑限界高度=5300+46.5+153.5=5500mm。
进行桥隧维修时，施工机械和脚手架等均不得侵入基本建筑限界（曲线上位按规定加款后限界），以保证行车和人员安全。
（二）曲线上的建筑限界
在曲线上建筑限界内外侧都需要进行加宽。
其加宽值公式如下：
曲线内侧加宽W1（mm）
曲线外侧加宽W2（mm）
式中R——曲线半径（m）；
H——计算点自轨面算起的高度（mm）；
h——外轨超高（mm）。
二、超限货物装载限界
超限货物装载限界如图1—9所示。
三、桥梁建筑限界
桥梁建筑限界较建筑限界稍大，如图1—10～1—12所示。
在两者之间可以安装照明、通讯及信号设备。
新建及修复、改建桥梁的净空均应满足桥梁建筑限界的要求。
图1—12双层集装箱运输桥隧建筑限界（单位：
mm）
注：
途中h为对接触网结构高度。
采用弹性悬挂时，200km/h地段为1100mm、160km/h及以下地段为700mm；
采用刚性悬挂时，结构高度另定。
位于曲线上的下承桁梁及半穿式梁，其横断面的净空，需要加宽的数值，除与前述曲线半径、外轨超高和车辆长度有关外，尚与梁长有关。
（一）单线内外侧加宽量
以电力牵引限界考虑时：
式中L——梁长（m）；
R——曲线半径（m）；
h——外轨超高（mm）
——轨面上4.55m处的偏移量，电力牵引时用以代替“建筑限界”中的（H/1500）h。
（二）复线中心距加宽量
四、隧道建筑限界
（一）区间直线隧道建筑界
区间直线隧道建筑界轮廓如图1—11～1—13所示。
（二）区间曲线上隧道界限加宽。
（1）单线曲线内外侧加宽办法与建筑限界相同。
（2）双线区间隧道，在曲线上的线间距加宽一般为
五、桥隧建筑限界的管理
有关部门应切实掌握管内桥隧、立交桥、天桥、渡槽及其他建筑物的精确实测断面和各部分距离线路中心线的尺寸。
按照《铁路技术管理规程》的规定，重要线路的桥隧限界每5年、其他线路的的桥隧限界每10年检查一次。
（一）桥隧限界的检查方法
桥隧限界的检查方法常用的有检查架法。
检查架法是将检查架垂直设在车辆前部转向架中心线上，对限界不足处量出其部位及具体尺寸。
此外隧道限界检查也用摄影法，即车上装有固定摄影机，可以在行车条件下，对固定焦距处显示隧道内轮廓的光带，定时一个个的拍照，经过冲洗，判读换算出隧道断面的实际尺寸或找出区段的最小综合断面尺寸。
（二）绘制综合最小限界图
根据上述检查所测的数据绘制桥隧综合限界图，铁路局应绘制管内各区段桥隧综合最小限界图。
桥隧限界不足时，应有计划进行改善。
如既有桥隧实际建筑限界尚能满足下列要求之一时，可暂缓扩大：
（1）实际建筑限界超过最大级超限货物装载限界，并有100mm以上的净距时；
（2）复线区段，有一条线路桥隧限界能满足要求时。
第三节荷载
桥涵承受的荷载分为主要荷载（主力）、附加荷载（附加力）和特殊荷载三类。
一、主力
主力是正常的、经常发生的或时常重复出现的，包括恒载和活载。
恒载一般指结构自重、土压力、静水压力及浮力、预加应力等，其大小和作用点一般是固定不变的，故称恒载。
活载主要指列车重量以及列车运动引起的荷载，一般指列车重量、冲击力、离心力、人行道荷载等。
我国铁路部门对各种机车车辆进行了综合研究，制订了全路通用的标准荷载。
．中一活载
“中华人民共和国铁路标准活载”，即“中一活载”，包括普通活载和特种活载（图1—14）
2.ZK活载
“中国客运专线标准活载”，即“ZK活载”（图1—15）。
二、附加力
附加力是偶然作用的荷载，其最大值并不经常出现，而各种附加力同时出现最大值的机会就更少。
包括列车的制动力或牵引力、横向摇摆力、风力、流水压力、冰压力、印温度变化而产生的附加力以及冰胀力等。
三、特殊荷载
特殊荷载是特殊情况下作用的荷载，往往是暂时的或灾害性的，如船只或排筏撞击力、地震力和施工荷载等。
运营桥涵的承载能力按《铁路桥梁检定规范》进行检算，以检定承载系数“K”表示。
K为结构所能承受的活载相当于标准活载的倍数，应符合下列要求：
（1）桥涵结构应满足K≥1.
（2）临时性桥涵容许通过的运行活载，必须满足Q＜K（Q为运行活载相当于标准活载的倍数）。
承载能力不足（即K＜1）的桥涵，应根据其技术状态确定加固、更换或改建。
加固、更换或改建后的承载能力必须达到K≥1的要求。
对尚能满足Q＜K的桥涵是否暂缓加固，由铁路局根据情况确定。
改建桥涵的承载能力应满足《铁路桥涵设计基本规范》的规定。
第二章桥隧建筑物常用建筑材料
本章主要介绍木材、水泥、砂浆、混凝土、石料等常用桥隧建筑材料的性能。
第一节木材的种类、性能
一、木材分类
（一）原木
指树木伐倒后经修枝并截成一定长度和直径的木材。
（二）原条
指只经修枝剥皮去根的原材，长度大于等于5m，梢径大于等于6cm。
（三）板、方材
指经加工锯解的木料，分为板材和方木。
板材宽厚比大于3，方木宽厚比小于3。
二、木材的常见缺陷
常见缺陷主要有木节（活节、死节、隐节）、腐朽、虫害、裂缝（径裂、纵裂、轮裂、干裂）、夹皮（内、外）、弯曲等。
三、木材的物理性质
（一）含水率
1.木材含水率计算公式为
W=（QW-Q）/Q
式中W—木材含水率（%）；
Q—干材重；
QW—原材重。
潮湿木材：
W＞25%；
半干木材：
W=18%～25%；
干燥木材：
W＜18%。
2.桥隧承重结构所用木材含水率的要求
（1）原木和方木结构W≤25%；
（2）板材结构及受拉构件W≤18%；
（3）胶合杆件W≤18%；
（4）在最低水位以下的各构件不受限制。
（二）干缩与湿胀
湿材在空气中水分逐渐蒸发会引起体积缩小，这种现象称为干缩；
干材在潮湿空气中会吸
附水分引起尺寸、体积的胀大，这种现象称为湿胀。
木材在干燥时，由于各个方向的干缩不同会引起木材的裂缝或翘曲等变形。
（三）容重
木材单位体积的质（重）量称为容重。
通常以含水率为15%时的容重为标准。
铁路桥梁采用的不注油木材的容重一般为750kg/m3
四、木材的力学性能
木材的力学性能是指木材抵抗外力作用的能力。
外力主要有抗力、压力、剪切及弯矩等，木材相应具有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
一般来说木材顺纹强度较大。
除与树种、产地、生长条件、木材部位有关外，总的来说影响木材强度的主要因素有含水率、容重、木材缺陷。
第二节石材
一、石料的分类、规格
石料的分类、规格见表2-1。
表2-1石料的分类个规格
项次
类别
形状
规格和要求
1
片石
形状不规则的石块
石块中部厚度不小于15cm
2
镶面片石
同上
有两个大致平行面，厚度不小于15cm，其他尺寸大于厚度
3
漂石
尺寸同片石要求，圆蛋形及薄片这不得使用
4
块石
形状规则，大致方正
仅稍加修整，厚度不小于20cm，长度及宽度不小于厚度
5
镶面块石
外露面稍加修凿，凹入深度不大于2cm，尺寸同块石，丁石长度不小于顺石宽度的1.5倍
6
粗斜石
形状规则的六面体
经粗加工，表面不允许凸出，凹入深度不大于1.5cm。
厚度不小于20cm，宽度不小于厚度，厚度不小于厚度，长度不小于宽度的1.5倍
7
半细料石
形状规则的六面体，或按设计要求
经细加工，表面不允许凸出，凹入深度不大于1cm，尺寸同粗斜石
8
细料石
经细加工，表面不允许凸出，凹入深度不大于0.2cm，尺寸同粗斜石
二、质量标准
（1）石料质地要均匀、坚硬、不易风化、无裂纹。
如有山皮、水锈等杂志，应尽量清除，石料表面的污渍亦应予清除。
（2）石料的强度等级应符合工程设计要求。
当设计未提出要求时，应符合表2—2的规定。
表2-2石料抗压强度
石料用途
最低强度等级
干、湿压
片石、块石（主体工程）
不小于MU45
湿压
片石（附属工程）
不小于MU30
粗料石、斜料石
不小于MU60
破冰体镶面石
（3）石料耐冻要求见表2—3
表2-3石料冻融循环次数
气温地区
最寒冷月的平均气温
冻融循环次数
温暖地区
-5℃以上
不做抗冻检查
寒冷地区
-5℃～-15℃
15
严寒地区
-15℃以下
25
注：
石料试件经抗冻试验后，不应在表面上有任何破坏迹象，如裂缝、斑点、破棱和缺角等情况。
第三节水泥
一、常用水泥品种
水泥是一种水硬性胶凝材料，目前在铁道工程中大量使用的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合水泥等。
有特殊需要时，使用特种水泥，如矿渣硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥和早强硫铝酸盐水泥等，适用于紧急抢修工程等。
二、水泥的主要技术特性
（一）强度与强度等级（或标号）
水泥的强度取决于其矿物的组成和细度，但其强度测定值的大小还受拌和水量、成型条件、养护条件及龄期等因素的影响。
水泥强度的测定，要按国家规定的标准方法进行。
按新标准规定的方法，将水泥、ISO标准砂和水按规定的比例（1：
3:
0.5）配置成水泥胶砂，制成160mm×
40mm×
40mm的试件（每组3块，2～3组），经标准养护（温度20℃±
1℃，相对湿度大于90%）后，测定3d和28d的抗折强度和抗压强度，就是水泥胶砂的强度（ISO强度）。
水泥的强度等级是按照水泥胶砂的ISO强度值划分的，有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R等强度等级，其中“R”表示3d强度较高的“早强型”水泥。
过去，水泥按“GB177软练法”所测强度划分为“标号”，如425号、425R号，其28d抗压强度不小于42.5Mpa，（余类推），此值称为水泥强度的“标号值”。
由于试验方法不同，其测试结果必然存在差异：
同一水泥，按ISO法所测强度值比按GB177法所测强度值大约低于低10Mpa。
水泥的ISO强度等级与GB177强度标号之间的对应关系如表2—4所示。
从表面看，ISO的强度等级比GB177的强度标号“下降”一个等级，而其质量则是“提高”了一个等级，尤其是水泥的3d强度的提高，对水泥的使用是非常有利的。
表2-4水泥的ISO强度等级与GB177强度标号的对应关系
ISO强度等级
—
32.5级
42.5级
52.5级
其指标为ISO强度值
GB177强度标号
325号
425号
525号
625号
其指标为GB177强度值
对于六大通用硅酸盐系水泥，国家已规定全部使用新标准（ISO的“强度等级”）。
对于其他的水泥，在新标准出台之前，将仍然按旧标准执行。
（二）细度
水泥粉末的细度，对水泥的性质有很大影响。
一般来说，水泥颗粒愈细，早期强度和强度等级愈高。
但是，水泥颗粒愈细，愈容易吸收空气中的水分而预先水化，在储存时活性下降。
在大气中水化变质也越快，在运输、贮存过程中容易受潮降低强度，甚至失效。
（三）凝结时间
水泥的凝结时间是指水泥浆体从加水开始到失去塑性所需时间，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间，分为初凝时间和终凝时间两个指标。
国家标准规定：
六种通用的硅酸盐系水泥的初凝时间均不得早于45min；
而对于终凝时间规定各不同：
硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h；
普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和混合水泥的终凝时间不得迟于10h。
（四）水热化
在水泥凝结硬化过程中放出大量的热，叫做水热化。
放热过程延续很长时间，但大部分热量是在早期，特别是在最初3d释放出的。
（五）体积安定性
水泥在硬化过程中，体积变化是否均匀的性质称为体积安定性。
引起安定性不良的主要原因是水泥中含有过量的有利氧化钙或氧化镁，或掺入石膏过多，在水泥硬化后，继续熟化货水化，体积膨胀，造成硬化水泥体开裂。
三、水泥的运输、贮存及逾期处理
水泥在运输、贮存过程中，须妥善保管，不得受潮。
装运水泥的车船，应有棚盖。
运到工地（厂）的水泥，应有供应单位提供的出厂试验报告单，并按水泥品种、强度等级和出厂编号进行检查验收。
贮存水泥的仓库，应设在地势较高处，周围应设排水沟，并有可靠的防水、防潮设施。
水泥应按品种、等级、批号等合理分堆存放，其堆垛高度，不宜超过1.5～2m。
堆垛应架离地面20cm以上，距离墙壁亦应保持20～30cm，或留一过道。
水泥不得露天堆放。
如临时隔夜堆放，也必须上盖下垫。
袋装水泥在装卸、搬移过程中，严禁抛掷。
使用水泥应做到先到先用，防止长期积压。
根据试验，一般硅酸盐水泥，在正常干燥环境中存放三个月，强度降低10%～20%；
存放6个月，强度降低15%～30%；
存放一年强度降低40%左右。
对出厂逾三个月的水泥货受潮结块者，均应经过鉴定，按鉴定结果降低等级使用或完全报废。
第四节砂浆
一、砂浆的组成
砂浆是由凝胶材料、细骨料、掺合料及水拌和而成。
按用途的不同可分为砌筑砂浆、防水砂浆等；
按所用的胶结材料的不同可分为水泥砂浆、石灰砂浆和水泥混合砂浆等。
、砂浆的性能
砂浆的基本性能主要取决于配合成分、拌和和养护等条件。
和易性
砂浆必须有良好的和易性，使之在砌筑时能填满砌石块间的缝隙或抹成均匀的薄层，以保证砌体粘结牢固，连成整体。
砂浆的和易性取决于其流动性和保水性。
.流动性
砂浆的流动性又叫稠度或沉入度，即用标准圆锥体在垂直方向沉入砂浆的深度来表示（干硬性砂浆用工作度表示），可用砂浆稠度测定仪（图2—1）测定。
对维修中的零小工程的砂浆稠度一般可由经验掌握：
砌
筑砂浆，用手捏成团，松手后不散开；
抹面砂浆，放在灰刀上
，不自动留下来，即认为合适可用。
.保水性
砂浆的保水性，是指砂浆保持水分而不易析出的性能。
保水性不好的砂浆，在运送过程中易分层离析，在施工时不易
涂抹铺开，而且铺开后，由于水分很快被基面吸收，不能保持
足够的水分使水泥硬化，因而影响了砂浆强度，干硬后易开
裂。
所以保水性是砂浆的重要性能。
强度
在砌体中，砂浆起着粘结与传力的作用。
砂浆的强度主
要决定于水泥强度和水灰比的大小，此外还与龄期、养护条件
等因素有关。
砌筑砂浆强度等级分M2.5、M5、M7.5、M10、M15和M20
六个等级。
粘结力
砌体中，砌块与砂浆之所以能产生粘结力，主要是砌块表面粗糙和砂浆硬化后形成嵌固作用；
再就是砌块表面毛细管的作用，使水泥渗入砌块中，凝固后把砌块粘结在一起，形成整体。
、砌筑砂浆的配置
砂浆选用
铁路桥隧工程中砌石圬工大都是采用水泥砂浆，只有个别处所采用水泥石灰砂浆。
砂浆选用的一般规定是：
砂浆强度等级应不低于砌体25d的抗压极限强度。
砌体工程所用砂浆强度等级按设计要求办理，如设计未做规定时，可按下列规定选用：
桥涵、隧道的承重结构如桥梁墩台身及基础、涵洞的拱圈、边墙、端墙及基础，隧道的端墙、顶帽、翼墙、侧沟、截水沟、洞口护坡及挡土墙等所用砂浆，一般不得低于M15。
特别重要的结构，如大跨度拱圈等，应根据设计要求一般采用M15～M20。
桥涵的挡墙、堤坝及其他防护河调建筑物，在金水地段或强烈地震区，不得低于M10。
桥涵的防护铺砌工程、拱桥填腹、沉井填心和涵洞的帽石、翼墙及基础等，一般不低于M10。
严寒及寒冷地区的任何砌体，不低于M15。
砂浆配合比的选择方法与步骤
用实验的方法选择不同等级砂浆配合比时，一般是经计算或根据经验资料，确定初步配合比，然后按此进行实验调整，直至选择出合适的配合比。
步骤如下：
.确定水灰比（W／C）
一般可由经验资料查得，即根据砂浆强度等级及水泥等级初步确定水灰比。
.选择用水量
根据砂的粒径及稠度要求查相应表。
.计算水泥用量（C）
根据水灰比（W／C）和每立方米砂浆的用水量，直接计算出每立方米砂浆的水泥用量。
.计算砂子用量（S）
根据每立方米砂浆的用水量和水泥用量，直接计算出每立方米砂浆的水泥用量。
S=（1000-W-C/γC）×
γS
式中γC—水泥容重（1600kg/m3）;
γS—砂子容重（1700kg/m3）。
.计算灰砂比
根据计算求得的每立方米砂浆的水泥用量和砂子用量，直接计算灰砂比：
水泥：
砂=1：
S/C
、干硬性砂浆的性能及技术要求
干硬性砂浆的性能
水灰比小。
一般为0.23～0.25。
需要强力振捣。
由于水灰比特别小，基本上是松散状态，只有在非常强力振捣的条件下，才能达到密实，只有十分密实，才能有高强度。
早期强度大，经强力振捣的干硬性水泥砂浆，能立即承受动载荷。
试验表明，干硬性水泥砂浆的初期强度可高达5～6MPa，养护期完成
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