摘要：文章以土庫(kù)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(jì)（采用俄羅斯規(guī)范）及施工配合過(guò)程為例，結(jié)合該項(xiàng)目24m、32m的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁和跨阿姆-布哈拉運(yùn)河1～64m鋼桁梁結(jié)構(gòu)計(jì)算，分析了中俄鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載的異同。

關(guān)鍵詞：中俄鐵路；鐵路橋梁；橋梁設(shè)計(jì)；活載對(duì)比；鐵路工程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)下，國(guó)際鐵路事業(yè)有了較大發(fā)展，各跨國(guó)鐵路都不斷涌現(xiàn)，給人們的出行帶來(lái)了較大便利。在中俄鐵路橋梁設(shè)計(jì)中，由于中俄兩國(guó)在鐵路設(shè)計(jì)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(jì)質(zhì)量及運(yùn)作效果，所以設(shè)計(jì)出能同時(shí)適用中俄兩國(guó)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(jì)活載進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)兩國(guó)各種鐵路情況，從而更好地保障鐵路橋梁的正常運(yùn)作。

1 中俄鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載對(duì)比分析需求

在建設(shè)跨中俄兩國(guó)的鐵路橋梁時(shí)，一般會(huì)使用單線套軌技術(shù)，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)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(guó)目前的鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中，一般應(yīng)用容許應(yīng)力法進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》等。俄羅斯則采用極限狀態(tài)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)規(guī)范包括《公路、鐵路、城市道路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》等。在實(shí)際情況中，兩國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范在活載標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)方法等方面都存在較大差異，在這種情況下，只有對(duì)中俄兩國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，制定出合理的跨國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)，這樣才能確保鐵路橋梁設(shè)計(jì)能同時(shí)滿足中俄兩國(guó)的需求，確保鐵路正常運(yùn)作。

2 中俄鐵路橋梁活載設(shè)計(jì)對(duì)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(duì)橋梁所產(chǎn)生的最大影響，所以加載時(shí)可由計(jì)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(jì)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(jì)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(jí)，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(shí)的γ值，但不得大于19.62K kN/m。俄羅斯鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中沒(méi)有對(duì)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(jì)算帶來(lái)了一定便利。

根據(jù)以上表格，當(dāng)跨度為24m、32m和64m時(shí)。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(shí)，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(jì)算。對(duì)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(jì)時(shí)，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(duì)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(jì)速度成平方關(guān)系。

列車橫向搖擺力計(jì)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(wú)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(shí)，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(dòng)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(dòng)力作用同時(shí)計(jì)算時(shí)進(jìn)行折減，并且列車制動(dòng)力和牽引力作用在軌頂以上2m處，計(jì)算橋梁墩臺(tái)、鋼架結(jié)構(gòu)時(shí)移至相應(yīng)位置；而俄羅斯CK活載的列車制動(dòng)力和牽引力作用為支座中心，且不考慮與其他力作用時(shí)的折減。

2.3 動(dòng)力系數(shù)比較

列車豎向活載包括列車豎向動(dòng)力作用，俄羅斯規(guī)范和中國(guó)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(dòng)力作用，但是兩國(guó)規(guī)范對(duì)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(jì)算

如下：

對(duì)于簡(jiǎn)支鋼橋跨和鋼墩臺(tái)，無(wú)論有無(wú)道碴橋：1+μ=1+18/（30+λ）且不得小于1.15；對(duì)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(duì)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(jiǎn)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(shí)，影響線長(zhǎng)度等于跨長(zhǎng)，當(dāng)影響線的加載長(zhǎng)度大于跨長(zhǎng)時(shí)，則為加載長(zhǎng)度；連續(xù)體系的主桁的主要構(gòu)件，為影響線各加載段長(zhǎng)度之和；局部加載計(jì)算時(shí)，縱梁為其加載長(zhǎng)度，橫梁為縱梁在連接節(jié)間的長(zhǎng)度之和；當(dāng)影響線考慮同時(shí)有主要荷載和局部荷載加載時(shí)，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(zhǎng)度，按各加載段長(zhǎng)度之和計(jì)算。

2.3.2 中-活載沖擊系數(shù)（1+μ）計(jì)算如下：

對(duì)于簡(jiǎn)支或連續(xù)的鋼橋跨和鋼墩臺(tái)：1+μ=1+28/（40+L）；對(duì)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(shí)不計(jì)沖擊力，當(dāng)h≤1m時(shí)：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(zhǎng)度外，其他為橋梁跨度。

在土庫(kù)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(jì)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(jiǎn)支T梁和1～64m鋼桁梁，其活載沖擊系數(shù)（1+μ）見(jiàn)表2：

在列車豎向動(dòng)力作用方面，通過(guò)以上2.3.1、2.3.2及實(shí)際計(jì)算結(jié)果分析，俄羅斯規(guī)范與中國(guó)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(guó)規(guī)范沒(méi)有這樣的要求，且中國(guó)規(guī)范對(duì)混凝土梁考慮了梁頂?shù)杰壍字g的道碴厚度影響，對(duì)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(shí)不計(jì)沖擊力，只有道碴厚度h≤1m時(shí)才計(jì)沖擊力。

在中俄兩國(guó)相關(guān)鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中，在鋼梁設(shè)計(jì)方面，中國(guó)須對(duì)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(duì)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(shí)際情況中，俄羅斯中相應(yīng)機(jī)車車輛軸重與中國(guó)相關(guān)方面沒(méi)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(jì)，能夠預(yù)留較大的活載發(fā)展系數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

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

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作者簡(jiǎn)介：黃?。?983-），男，廣西都安人，中鐵四院集團(tuán)南寧勘察設(shè)計(jì)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）