摘要：文章以土庫曼斯坦法拉普火車站到薩曼杰佩新建鐵路工程橋梁設(shè)計（采用俄羅斯規(guī)范）及施工配合過程為例，結(jié)合該項目24m、32m的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁和跨阿姆-布哈拉運河1～64m鋼桁梁結(jié)構(gòu)計算，分析了中俄鐵路橋梁設(shè)計活載的異同。

關(guān)鍵詞：中俄鐵路；鐵路橋梁；橋梁設(shè)計；活載對比；鐵路工程 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U442 文章編號：1009-2374（2016）19-0102-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.049

在社會經(jīng)濟(jì)的推動下，國際鐵路事業(yè)有了較大發(fā)展，各跨國鐵路都不斷涌現(xiàn)，給人們的出行帶來了較大便利。在中俄鐵路橋梁設(shè)計中，由于中俄兩國在鐵路設(shè)計多方面都存在著不同標(biāo)準(zhǔn)，如果按照各自的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，將難以保障鐵路的設(shè)計質(zhì)量及運作效果，所以設(shè)計出能同時適用中俄兩國的相應(yīng)活載等值具有重要作用。因此，技術(shù)人員可將中俄相應(yīng)的設(shè)計活載進(jìn)行對比，并根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)兩國各種鐵路情況，從而更好地保障鐵路橋梁的正常運作。

1 中俄鐵路橋梁設(shè)計活載對比分析需求

在建設(shè)跨中俄兩國的鐵路橋梁時，一般會使用單線套軌技術(shù)，所以在實際設(shè)計過程中，鐵路既要滿足中-活載需求，又要符合俄羅斯CK活載通行要求。在我國目前的鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范中，一般應(yīng)用容許應(yīng)力法進(jìn)行設(shè)計，包括《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》等。俄羅斯則采用極限狀態(tài)法進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計規(guī)范包括《公路、鐵路、城市道路橋涵設(shè)計規(guī)范》等。在實際情況中，兩國鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范在活載標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計方法等方面都存在較大差異，在這種情況下，只有對中俄兩國鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范中各項內(nèi)容進(jìn)行對比，并根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，制定出合理的跨國鐵路橋梁設(shè)計參數(shù)，這樣才能確保鐵路橋梁設(shè)計能同時滿足中俄兩國的需求，確保鐵路正常運作。

2 中俄鐵路橋梁活載設(shè)計對比分析

2.1 豎向靜活載比較

如圖1，顯示的是中-活載。其前部37.5m象征性的代表機(jī)車，后部代表車輛活載。它代表各種機(jī)車車輛對橋梁所產(chǎn)生的最大影響，所以加載時可由計算圖式中任意截取，并按規(guī)定進(jìn)行加載，或按換算均布活載加載。

俄羅斯鐵路設(shè)計相關(guān)規(guī)范中，鐵路列車標(biāo)準(zhǔn)豎向活載（CK）采用線路能采納的最大等代荷載γ計算，這種荷載取為24.5K kN以下的各種集中貨物和強(qiáng)度為9.81K kN/m的線路均布荷載，系數(shù)K表示所加載荷載的等級，永久性結(jié)構(gòu)K=14，相當(dāng)于343kN的集中荷載和137.2kN/m

的均布荷載組合。且每米線路上的均布荷載重量，應(yīng)取α=a/λ=0.5時的γ值，但不得大于19.62K kN/m。俄羅斯鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范中沒有對活載圖示進(jìn)行規(guī)定，但規(guī)定了影響線進(jìn)行加載規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)豎向活載CK的換算均布活載表格，給相應(yīng)活載的計算帶來了一定便利。

根據(jù)以上表格，當(dāng)跨度為24m、32m和64m時。俄羅斯CK荷載（K=14）在梁的端部的換算均布活載為196.4kN、180.0kN、149.3kN，在跨中的換算均布活載為171.9kN、157.6kN、137.3kN；而中-活載在梁的端部的換算均布活載為123.7kN、116.2kN、102.4kN，在跨中的換算均布活載為104.0kN、98.4kN、91.1kN。

從表1中可以看出，俄羅斯換算均布活載CK要比中-活載重，跨度小于等于100m的范圍內(nèi)，俄羅斯CK換算均布活載為中-活載作用的1.37～1.66倍。

用空車檢算橋梁各部件時，CK空載列車的豎向活載等于13.7kN/m，而中-活載空載列車的豎向活載等于10.0kN/m。

2.2 橫橋向作用力比較

曲線橋梁離心力的計算。對俄羅斯CK活載而言，離心力產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)水平橫向荷載，以強(qiáng)度為Vh的均布荷載表示，按荷載C14設(shè)計時，Vh=（180v）/r，但不得大于0.15V（式中：r為曲線半徑，m；V為線路列車活載重量，kN/m）；而對中-活載而言，離心力不僅與列車活荷載重量和曲線半徑有關(guān)，還與設(shè)計速度成平方關(guān)系。

列車橫向搖擺力計算。俄羅斯CK活載產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)水平橫向撞擊力與橋上的線路數(shù)量無關(guān)，以加載在軌道頂面高度上的均布荷載表示，其值為0.59K kN/m，當(dāng)K=14時，橫向搖擺力為8.26kN/m的作用于軌道面的均布荷載；中-活載的橫向搖擺力取100kN的集中力，作用于最不利位置并以水平方向垂直線路中心線作用于鋼軌

頂面。

列車制動力和牽引力的不同之處，中-活載考慮當(dāng)與離心力或豎向動力作用同時計算時進(jìn)行折減，并且列車制動力和牽引力作用在軌頂以上2m處，計算橋梁墩臺、鋼架結(jié)構(gòu)時移至相應(yīng)位置；而俄羅斯CK活載的列車制動力和牽引力作用為支座中心，且不考慮與其他力作用時的折減。

2.3 動力系數(shù)比較

列車豎向活載包括列車豎向動力作用，俄羅斯規(guī)范和中國規(guī)范都采用凈活載所產(chǎn)生的力乘以沖擊系數(shù)（1+μ）表達(dá)豎向動力作用，但是兩國規(guī)范對沖擊系數(shù)（1+μ）的結(jié)算方式和要求有所不同。

2.3.1 俄羅斯CK活載沖擊系數(shù)（1+μ）計算

如下：

對于簡支鋼橋跨和鋼墩臺，無論有無道碴橋：1+μ=1+18/（30+λ）且不得小于1.15；對于連續(xù)梁的鋼橋跨鐵路橋：1+μ=1+14/（30+λ）且不得小于1.15；對于鋼筋混凝土及剛架鐵路橋：1+μ=1+10/（20+λ）且不得小于1.15。

在公式中λ值應(yīng)按以下采用：主桁（簡支梁、剛構(gòu)）的主要桿件以及縱梁和橫梁，當(dāng)其參與主桁受力時，影響線長度等于跨長，當(dāng)影響線的加載長度大于跨長時，則為加載長度；連續(xù)體系的主桁的主要構(gòu)件，為影響線各加載段長度之和；局部加載計算時，縱梁為其加載長度，橫梁為縱梁在連接節(jié)間的長度之和；當(dāng)影響線考慮同時有主要荷載和局部荷載加載時，按每種荷載分別取值；所有類型的橋墩構(gòu)件，為支承反力影響線的加載長度，按各加載段長度之和計算。

2.3.2 中-活載沖擊系數(shù)（1+μ）計算如下：

對于簡支或連續(xù)的鋼橋跨和鋼墩臺：1+μ=1+28/（40+L）；對于鋼筋混凝土、混凝土、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及剛架橋，其頂上填土厚度h≥1m時不計沖擊力，當(dāng)h≤1m時：1+μ=1+α6/（30+L），其中α=4（1-h）≤2，式中：L指除承受局部活載桿件為影響線加載長度外，其他為橋梁跨度。

在土庫曼斯坦法拉普火車站到薩曼杰佩新建鐵路工程橋梁設(shè)計中，梁頂?shù)杰壍椎牡啦旰穸葹?.7m。采用24m、32m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁和1～64m鋼桁梁，其活載沖擊系數(shù)（1+μ）見表2：

在列車豎向動力作用方面，通過以上2.3.1、2.3.2及實際計算結(jié)果分析，俄羅斯規(guī)范與中國規(guī)范有較大差異，俄羅斯規(guī)范中不管是鋼橋還是混凝土鐵路橋均規(guī)定沖擊系數(shù)（1+μ）不得小于1.15；而中國規(guī)范沒有這樣的要求，且中國規(guī)范對混凝土梁考慮了梁頂?shù)杰壍字g的道碴厚度影響，對于鋼筋混凝土、混凝土、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及剛架橋，其頂上道碴厚度h≥1m時不計沖擊力，只有道碴厚度h≤1m時才計沖擊力。

在中俄兩國相關(guān)鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范中，在鋼梁設(shè)計方面，中國須對預(yù)留活載發(fā)展系數(shù)的影響進(jìn)行分析，而在俄羅斯相關(guān)鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載中，已經(jīng)對預(yù)留活載發(fā)展系數(shù)的影響進(jìn)行了分析。從相關(guān)資料可知，在前蘇聯(lián)機(jī)車以及編組等方面，一般機(jī)車延米重比貨車延米重小，其中貝-阿鐵路應(yīng)用的T型油罐車延米重主要為94.0kN/m。一般機(jī)車軸重大，且貨車軸重較小，其中BⅡ型機(jī)車軸重較大，為265.7kN。在實際情況中，俄羅斯中相應(yīng)機(jī)車車輛軸重與中國相關(guān)方面沒有太大差別，因此如果采用俄羅斯相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)活載CK進(jìn)行設(shè)計，能夠預(yù)留較大的活載發(fā)展系數(shù)。

3 結(jié)語

在鐵路橋梁設(shè)計中，中俄兩國在設(shè)計規(guī)范、設(shè)計方法、設(shè)計內(nèi)容方面都存在著較大差異，如果直接按照兩國自身的設(shè)計條例進(jìn)行操作，將導(dǎo)致中俄鐵路橋梁難以正常運作。因此，中俄鐵路橋梁設(shè)計中，技術(shù)人員必須對兩國活載設(shè)計、設(shè)計規(guī)范等內(nèi)容進(jìn)行明確，并根據(jù)鐵路建設(shè)需求對各項參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，讓設(shè)計方案既能滿足中國設(shè)計規(guī)范，又符合俄羅斯相應(yīng)要求，從而保證鐵路的正常運營。

參考文獻(xiàn)

[1]陳列.成灌鐵路橋梁設(shè)計[J].橋梁建設(shè)，2011，（5）.

[2]孔德艷，施威，李小龍，等.山西中南部重載鐵路橋梁

設(shè)計活載標(biāo)準(zhǔn)研究[J].鐵道工程學(xué)報，2015，32（2）.

[3]李黎，郭治勝，孔德艷，等.山西中南部鐵路橋梁

設(shè)計活載計算參數(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報，2014，31

（10）.

[4]中華人民共和國鐵道部.鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范（TB

10002.1-2005）[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[5]前蘇聯(lián)國家建設(shè)委員會，畢旌揚.公路、鐵路、城市

道路橋涵設(shè)計規(guī)范（2.05.03-84）[S].北京：交通部

公路規(guī)劃設(shè)計院，1991.

[6]溫貴生.連鹽鐵路橋梁設(shè)計[J].鐵道建筑技術(shù)，

2014，（6）.

作者簡介：黃俊（1983-），男，廣西都安人，中鐵四院集團(tuán)南寧勘察設(shè)計院有限公司工程師，研究方向：橋梁、道路工程。

（責(zé)任編輯：小 燕）