陳良江 周勇政

(中國鐵路經(jīng)濟規(guī)劃研究院有限公司， 北京 100038)

1 高速鐵路橋梁發(fā)展現(xiàn)狀

21世紀初，以京津、京滬和武廣高速鐵路開工建設(shè)為標志，我國高速鐵路建設(shè)迎來了黃金發(fā)展期。到2019年底，我國高速鐵路運營里程超過3.5萬km，其中高速鐵路橋梁1萬余座，總長約1.6萬km，占線路長度的45.2%。我國高速鐵路橋梁發(fā)展歷程如圖1所示。其中京滬、京津、合福等高速鐵路的橋梁長度更是達到線路全長的85%以上[1-2]，居世界首位。橋梁工程已成為我國高速鐵路高質(zhì)量發(fā)展的精彩縮影，在經(jīng)歷了學(xué)習(xí)與追趕、跟蹤與提高兩個發(fā)展階段后，目前正處于全面創(chuàng)新與突破階段，形成了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的鐵路橋梁標準體系、設(shè)計技術(shù)、施工工藝、運維管養(yǎng)等成套理論和技術(shù)體系。系統(tǒng)掌握了以32 m跨度簡支箱梁為主的常用跨度梁動力性能[3]、徐變精細控制、大型裝備(提梁機、運梁車、架橋機)研發(fā)等成套技術(shù)。大規(guī)模實現(xiàn)了 900 t級箱梁的梁場預(yù)制、現(xiàn)場整孔架設(shè)，研發(fā)的40 m整孔箱梁及 1 000 t級運架設(shè)備已成功應(yīng)用于鄭濟高速鐵路，推動了我國高速鐵路簡支箱梁技術(shù)的進一步發(fā)展。

圖1 我國高速鐵路橋梁發(fā)展歷程圖

除常用跨度梁設(shè)計、制造、運輸、架設(shè)的成套技術(shù)外，我國高速鐵路橋梁在大跨度混凝土橋徐變控制、艱險山區(qū)大跨度拱橋、大跨度斜拉橋和懸索橋建造、跨海橋梁建設(shè)等方面均實現(xiàn)了重大突破，建成了一批典型的高速鐵路大跨度橋梁，標志著我國高速鐵路橋梁技術(shù)跨入了世界先進行列。全路已建和在建的跨度 200 m及以上的橋梁達110余座，其中跨度超過400 m的橋梁有25座，跨度超過500 m的橋梁有11座，跨度超 1 000 m的橋梁有3座，已開工建設(shè)的常泰過江通道主航道橋主跨跨度達 1 176 m。橋梁結(jié)構(gòu)類型涵蓋了斜拉橋、懸索橋、拱橋、梁拱組合結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式，橋梁工程數(shù)量、規(guī)模、技術(shù)標準等均處于世界領(lǐng)先水平。

2 高速鐵路簡支箱梁設(shè)計新技術(shù)

我國高速鐵路橋梁主要采用32 m簡支箱梁，占我國高速鐵路橋梁總長的90%以上，總量近50萬孔。常用跨度簡支梁的研制及制運架一體化施工方法的實現(xiàn)，解決了我國高速鐵路建設(shè)面臨的橋梁工程數(shù)量巨大與建設(shè)周期短、質(zhì)量控制難度大等矛盾，多年來已積累了大量的設(shè)計、施工、運營經(jīng)驗。

我國高速鐵路常用跨度簡支梁的設(shè)計活載為 ZK荷載，涵蓋無砟軌道和有砟軌道，速度等級包括350 km/h和250 km/h。時速350 km高速鐵路簡支箱梁動力響應(yīng)分析的最高檢算速度取1.2倍設(shè)計速度，基頻為梁體動力控制的主要指標，經(jīng)過對多年來既有線提速試驗、秦沈客運專線準高速綜合試驗及國內(nèi)外科研成果的總結(jié)，掌握了梁體動力性能和速度的近似關(guān)系，如32 m簡支箱梁梁體基頻<1.5V/L(V為列車速度；L為簡支梁跨度)時，需進行車橋耦合動力分析，計算梁體的動力性能。TB 10621-2015《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》[4]中也總結(jié)提出了簡支箱梁梁部結(jié)構(gòu)設(shè)計可不進行車橋耦合動力響應(yīng)分析的基頻限值，如時速350 km的32 m簡支箱梁基頻達到150/L時，可不再進行車橋耦合動力分析。

為滿足列車乘坐舒適性和運營期間軌道結(jié)構(gòu)維修的需要，需嚴格控制無砟軌道簡支箱梁的徐變，設(shè)計采取梁體混凝土最大壓應(yīng)力控制在棱柱體抗壓強度的0.4倍以內(nèi)，使徐變變形與應(yīng)力呈線性發(fā)展。在列車活載作用下，跨中截面下緣應(yīng)力值宜控制在5 MPa左右，并應(yīng)使梁體在恒載作用下的上下截面應(yīng)力盡量接近，應(yīng)力差控制在3～4 MPa以內(nèi)為宜，以實現(xiàn)梁體截面長期處于均勻受壓狀態(tài)，減小徐變變形。如我國現(xiàn)行 32 m簡支箱梁通用圖通橋(2016)2322A中，跨中截面下緣應(yīng)力為5.40 MPa，上下截面應(yīng)力差為 1.83 MPa。通過上述措施，可將32 m簡支箱梁的徐變控制在10 mm以內(nèi)，實際工程中大部分簡支箱梁的徐變可控制在7 mm以內(nèi)[5]。

近年來，隨著中西部高速鐵路建設(shè)的持續(xù)推進，高墩鐵路橋梁應(yīng)用日益廣泛，下部結(jié)構(gòu)在橋梁建設(shè)總費用中的比重不斷增大。此外，在東南部公路及河道密布地區(qū)，大量采用大跨度簡支梁可提高橋梁跨越能力。同時，十多年高速鐵路運營和聯(lián)調(diào)聯(lián)試經(jīng)驗表明，車橋共振或較大振動主要發(fā)生在 40 m及以下跨度簡支梁，40 m簡支箱梁跨度L與列車長度d的比值接近1.5可有效避開了1階車橋共振[6]，動力性能明顯改善?；谏鲜鲈?，國家鐵路集團組織編制了高速鐵路40 m簡支箱梁通用圖，采用了較低的梁高和大噸位錨具，減小了腹板厚度，降低了箱梁自重。計算結(jié)果表明，40 m簡支箱梁靜活載撓跨比和梁端轉(zhuǎn)角大于32 m梁，但動力性能指標與32 m梁總體相當，且梁體重量僅927 t。

為給雅萬高速鐵路提供技術(shù)支撐，結(jié)合鹽通鐵路運行速度和現(xiàn)場情況，采用BIM信息化手段、智能張拉壓漿技術(shù)、大噸位錨具技術(shù)等，優(yōu)化了高速鐵路32 m簡支箱梁尺寸，鹽通鐵路32 m箱梁重量減少約100 t。

我國高速鐵路運行試驗中，京津、滬杭和京滬高速鐵路先后創(chuàng)出394.3 km/h、416.6 km/h和486.1 km/h的最高速度，表明我國高速鐵路常用跨度簡支箱梁設(shè)計、建造技術(shù)水平位于世界前列[7]。

3 大跨度混凝土橋設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

我國幅員遼闊，地理和氣候具有多樣性，西部有干燥高原、巍巍高山、深大峽谷、湍急河流；東南部瀕臨大海，河流寬闊，公路和水運密集，城市群間的高速公路和高標準市政道路發(fā)達?？缭郊扔械缆?、鐵路、大江大河和深切溝谷都需要采用大跨度橋梁結(jié)構(gòu)。

混凝土橋梁具有剛度大、成本低、養(yǎng)護維修方便等優(yōu)點，可適應(yīng)高速鐵路對穩(wěn)定性、平順性、可靠性的要求[8-9]。目前，混凝土橋仍是我國修建大跨度橋梁時優(yōu)先考慮的橋型之一。橋梁變形隨跨度的增加而增加，但高速鐵路無砟軌道對變形的要求不隨跨度而變化[10]，因此大跨度混凝土橋梁的收縮徐變，特別是豎向變位的控制難度增大，設(shè)計中從控制彈性變形入手，以達到控制梁體收縮徐變的效果，在混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)上增加輔助結(jié)構(gòu)，如增加拱、桁、拉索等加勁結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)剛度，控制混凝土梁體的上下部應(yīng)力差，從而控制梁體的變位。

通過工程實踐經(jīng)驗總結(jié)和系統(tǒng)研究，提出了大跨度混凝土鐵路橋的設(shè)計參數(shù)建議值：連續(xù)梁(剛構(gòu))橋、連續(xù)梁(剛構(gòu))-拱橋和部分斜拉橋的支點梁高宜分別取主跨跨度的1/13～1/14.5、1/15.4～1/20(200 m以上跨度時取1/18～1/20)和1/18～1/20；跨中梁高與支點梁高之比宜分別采0.45～0.53、0.4～0.5和0.45～0.6。

從結(jié)構(gòu)受力、經(jīng)濟指標、徐變變形及剛度控制等綜合考慮，連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)理論極限跨度均為253 m。增加加勁結(jié)構(gòu)形成連續(xù)梁-拱、連續(xù)剛構(gòu)-拱和部分斜拉橋等組合結(jié)構(gòu)后，其理論極限跨度可分別達到301 m、301 m和365 m[11]，大大拓展了高速鐵路中混凝土梁橋的適用范圍。

我國已在宜萬、廣珠城際、京津、京滬、蘭新、蘭渝等多條鐵路的建設(shè)中采用了連續(xù)梁(剛構(gòu))-拱組合結(jié)構(gòu)，運營狀態(tài)良好。宜萬鐵路主跨275 m的宜昌長江大橋為國內(nèi)客貨共線鐵路最大跨度梁-拱組合橋；廣珠城際小欖水道特大橋(主跨230 m)為城際鐵路最大跨度的梁-拱組合結(jié)構(gòu)橋；漢十高速鐵路崔家營漢江特大橋(主跨300 m)為高速鐵路最大跨度的梁-拱組合結(jié)構(gòu)橋。

4 大跨度橋梁無砟軌道技術(shù)

相比于有砟軌道，無砟軌道穩(wěn)定、精確、運行舒適，具有耐久性好、養(yǎng)護維修工作量小、有效避免道砟飛濺等特點，是我國高速鐵路主要采用的軌道類型。高速鐵路大跨度橋梁鋪設(shè)無砟軌道有助于消除限速點、統(tǒng)一全線軌道類型、減少維修工作量和養(yǎng)護維修設(shè)備類型。但由于大跨度橋梁具有相對剛度小、溫度跨度大、梁端伸縮位移大，混凝土梁徐變難以控制，鋼梁的動力性能稍低，受溫度、風(fēng)的影響，橋上線路平縱斷面變化明顯等特點，需重點解決橋梁橫豎向剛度、長期徐變變形、軌道與橋梁之間的協(xié)調(diào)性、軌道長波不平順驗收容許偏差等問題。目前，我國跨度200 m及以上鋪設(shè)無砟軌道的橋梁有14座，先后攻克了昌贛鐵路贛江特大橋主跨300 m斜拉橋和商合杭鐵路裕溪河特大橋主跨324 m鋼箱桁梁斜拉橋鋪設(shè)無砟軌道的技術(shù)難題。

高速鐵路大跨度橋梁應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)本身變形對無砟軌道平順性的影響，TB 10621-2015《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，無砟軌道鋪設(shè)后的橋梁徐變上拱度不應(yīng)大于20 mm，且不應(yīng)大于跨度的 1/5 000。大跨度橋梁應(yīng)采用合理的剛度，同時保證在溫度、風(fēng)、徐變、運營列車荷載的作用下，大跨度橋梁主跨豎向變形按照線路縱斷面豎曲線處理，換算半徑需滿足R≥0.4V2，以控制時速350 km的行車舒適性。

大跨度橋梁在外荷載作用下，橋面的幾何形態(tài)處于持續(xù)變化之中，為保證無砟軌道結(jié)構(gòu)與橋梁間的變形協(xié)調(diào)，應(yīng)選用剛度大的橋面結(jié)構(gòu)，加強主體與軌道結(jié)構(gòu)的連接，選用合適的鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，建成后進行現(xiàn)場動態(tài)測試、運營監(jiān)測。如贛江特大橋，一方面采用剛度大的混凝土橋面板，便于和無砟軌道連接，另一方面采用BWG鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器和小阻力扣件，同時具備抬軌伸縮裝置功能等。

對于大跨度橋梁長波不平順要求，雖然大跨度橋梁的溫度變形、風(fēng)變形絕對值較大，但相對于一趟列車的通過時間來說，軌道平面、縱斷面是穩(wěn)定的。且大跨度橋梁只有一跨或幾跨，不會形成連續(xù)、多等跨變形造成的軌道波形不平順，因此不能直接套用中小跨度橋梁和路基上的長波不平順要求，可將大跨度橋梁的溫度、風(fēng)、徐變等引起的軌道變形作為基準，軌道靜態(tài)幾何尺寸長弦測量作業(yè)驗收容許偏差管理值則僅考慮施工或維修的誤差。

5 鋼橋技術(shù)

2006年我國建成了第一座大跨度鐵路鋼桁拱橋—萬州長江橋，最大跨度360 m。此后，鋼桁拱、鋼箱拱橋等大跨度鋼橋如雨后春筍般涌現(xiàn)，橋梁跨度也日益增加。高速鐵路大跨度橋梁荷載重、速度高、結(jié)構(gòu)整體性好的特點，對橋梁用鋼材、結(jié)構(gòu)形式和設(shè)備工藝等提出了新要求。

京滬高速鐵路大勝關(guān)長江大橋為雙主跨336 m鋼桁拱橋，承載四線列車與兩線輕軌，大橋上部結(jié)構(gòu)總荷載約 1 200 kN/m，單個構(gòu)件的最大設(shè)計承載軸力達到100 MPa[12]。針對此橋研發(fā)了Q420q橋梁鋼，具有較高的強度、良好的低溫韌性和焊接性能。為抑制長吊桿振動，采取了將吊桿開孔透風(fēng)、安裝阻尼器、采用八邊形截面吊桿等措施，為更大跨度和荷載的鐵路橋梁修建提供了強有力的技術(shù)支持。

為解決多線鐵路橫向構(gòu)件受力難題，同時減小主桁桿件內(nèi)力，在常規(guī)的兩主桁中間增加1個桁架組成3片主桁的桁架結(jié)構(gòu)，以減小變形，提高軌道平順性。三索面三主桁結(jié)構(gòu)在天興洲長江大橋、銅陵長江大橋等中得到應(yīng)用。同時，鋼正交異性板道砟整體橋面、組合鋼桁梁結(jié)構(gòu)、斜主桁結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式在我國高速鐵路橋梁中也得到了應(yīng)用。

目前國內(nèi)高速鐵路大跨度橋梁廣泛采用新研制的伸縮量800～1 200 mm的橋梁鋼軌溫度調(diào)節(jié)器和梁端伸縮裝置，采用大噸位鑄鋼球型支座和大噸位阻尼器。如南京大勝關(guān)長江大橋采用了承載力達 18 000 t的鑄鋼球型支座；武漢天興洲大橋兩主塔均采用了 2 000 kN流體阻尼器和400 kN磁流變液阻尼器的混合阻尼控制。隨著高速鐵路大跨度鋼橋跨度的增大，鋼梁的架設(shè)工藝也有了不斷的創(chuàng)新，武漢天興洲長江大橋采用了鋼梁整節(jié)段架設(shè)工藝，鄭州黃河公鐵兩用大橋采用了鋼桁梁頂推法施工，銅陵長江大橋采用了鋼梁桁片整體安裝工藝等。為抑制斜拉索風(fēng)雨振，銅陵公鐵兩用大橋[13]斜拉索采用平行鋼絞線拉索體系，鋼絞線拉索內(nèi)每根絞線基本相互獨立。

新材料、結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新工藝的發(fā)展為我國高速鐵路橋梁向更大跨度發(fā)展提供了條件。即將建成的滬通鐵路長江大橋主跨 1 092 m，Ⅰ級鐵路、客運專線、高速公路“三位一體”，跨度大、荷載重、速度高，是目前世界上在建的首座跨度超過 1 000 m的公鐵兩用斜拉橋，采用了Q500qE高性能結(jié)構(gòu)鋼、2 000 MPa級高強鋼絲，主梁首次采用新型三桁箱桁組合桁架結(jié)構(gòu)，設(shè)有 2 000 mm軌道鋼軌伸縮裝置，鋼梁架設(shè)采用 1 800 t架梁吊機，代表了我國鐵路鋼橋建造的最新水平。

6 拱橋技術(shù)

目前，我國既有和在建跨度200 m以上的大跨度拱橋已超過20座。上承式拱橋具有結(jié)構(gòu)剛度大、跨越能力強、經(jīng)濟合理、對環(huán)境適應(yīng)性好等特點，已在水柏、大瑞、云桂、滬昆、渝黔、成蘭、成貴、鄭萬等多條鐵路中采用，跨度在200～450 m之間。我國研發(fā)的鋼管勁性骨架分段、分層形成主拱方法，有力地推動了上承式拱橋的應(yīng)用。目前，云桂鐵路南盤江特大橋主跨416 m，是客貨共線鐵路跨度最大的混凝土拱橋；滬昆高速鐵路北盤江特大橋主跨445 m，是高速鐵路跨度最大的上承式拱橋。中鐵二院等單位結(jié)合多座上承式拱橋的建設(shè)實踐，對拱上結(jié)構(gòu)的合理形式、拱的結(jié)構(gòu)參數(shù)、行車動力特性、勁性骨架拱的分析方法、施工線形控制等方面開展了系統(tǒng)研究，形成了較為豐富的科研成果和設(shè)計、建造經(jīng)驗。

橋梁建筑高度受到嚴格限制時，可采用中承式拱橋滿足橋下凈空需要。如成貴高速鐵路鴨池河特大橋采用了主跨436 m的中承式鋼混結(jié)合提籃拱，京滬高速鐵路大勝關(guān)特大橋采用了主跨336 m的中承式鋼桁拱[14]。下承式拱橋由于結(jié)構(gòu)高度低、外形美觀而在高速鐵路上大量采用。如福廈鐵路跨越福廈高速公路采用了128 m的提籃式系桿拱橋，武廣客運專線跨越京珠高速公路采用了140 m鋼箱系桿拱橋。

鐵路大跨度拱橋選型時，上承式拱橋是艱險山區(qū)跨域V型峽谷的最佳橋型；提籃拱是橫向剛度、面外穩(wěn)定性和橫向抗震性能均優(yōu)于平行拱的結(jié)構(gòu)型式。鐵路大跨度拱橋剛度在列車荷載、風(fēng)荷載及橫向搖擺力作用下，梁端橫向轉(zhuǎn)角不宜大于2‰ rad；主梁支撐位置橫向變形的擬合曲線最小半徑應(yīng)滿足線路基于超高或欠超高彎曲半徑要求，且不宜小于 17 500 m；在列車靜活載、溫度變化和拱橋混凝土工后收縮徐變的作用下，主梁支撐位置豎向變形的擬合曲線最小半徑應(yīng)大于線路最小豎曲線半徑。拱橋動力分析應(yīng)綜合考慮溫度、徐變變形和活載非對稱加載的影響，通過選擇合理拱軸線和拱上結(jié)構(gòu)布置減小拱的徐變變形。針對上承式拱橋拱上1號立柱自重對主拱受力不利的問題，我國創(chuàng)造性地提出在0號立柱設(shè)置中等跨度T型剛構(gòu)的方案，提高了拱橋的平順性。

7 斜拉橋技術(shù)

2010年建成通車的主跨504 m 的天興洲公鐵兩用長江大橋，首次將鐵路斜拉橋主跨推進到500 m以上，成為第一座高速鐵路斜拉橋，并拉開了我國高速鐵路斜拉橋建設(shè)的序幕，鐵路斜拉橋的跨徑也不斷被刷新。2013年建成了主跨580 m的安慶鐵路長江大橋，2014年建成了主跨630 m的銅陵公鐵兩用長江大橋，在建主跨 1 092 m的滬通鐵路長江大橋[15]標志著鐵路斜拉橋進入千米級時代。

通過已建和在建的40余座鐵路和公鐵斜拉橋的經(jīng)驗總結(jié)和設(shè)計探索，設(shè)計人員已經(jīng)掌握了鐵路斜拉橋的剛度標準和不同列車速度下橋上軌道行為的相關(guān)要求。鐵路大跨度斜拉橋豎向撓跨比采用1/600、公鐵兩用斜拉橋豎向撓度比采用1/500較為合理，橫向撓跨比采用 1/1 200較為合理；以設(shè)置超高后未平衡橫向加速度等效為原則，確定設(shè)計速度為250 km/h、300 km/h、350 km/h時的梁端橫向轉(zhuǎn)角分別為 1.5‰ rad、1.2‰ rad和1.0‰ rad，最小豎曲線半徑分別為 20 000 m、25 000 m和 25 000 m；梁體扭轉(zhuǎn)限值可參考高速鐵路軌道水平幾何狀態(tài)幅值評價允許偏差驗收管理值，即梁體扭轉(zhuǎn)角度為2.0‰ rad，同一截面軌道橫斷面高差不大于 3 mm；伸縮縫處作用在相鄰結(jié)構(gòu)上(橋臺或另一橋面)的可變荷載在橋面高度產(chǎn)生的最大相對垂直位移不應(yīng)超過3.0 mm。

拉索是斜拉橋的重要受力構(gòu)件之一，主要有鋼絞線拉索和平行鋼絲拉索兩種，鐵路用拉索技術(shù)條件正在研究編制中。我國高速鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展對鐵路斜拉索的強度、規(guī)格尺寸、疲勞、錨具構(gòu)造和拉索的靜動力錨固性能提出了更高要求，其強度經(jīng)歷了 1 570 MPa、1 670 MPa、1 770 MPa、1 860 MPa、 2 000 MPa不斷提高的過程。目前，我國合福鐵路銅陵公鐵兩用長江大橋斜拉索最大拉力約 1 333 t，采用強度等級 1 860 MPa鋼絞線；滬通長江大橋拉索最大拉力約 1 300 t，采用強度等級 2 000 MPa鋼絲。

考慮橋位資源的利用，高速鐵路大跨度斜拉橋尤其是跨越長江的大跨度斜拉橋大多承載四線鐵路和六車道或八車道公路，其主要技術(shù)標準如行車速度目標值的確定等，沒有經(jīng)驗可以借鑒，這些橋梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮了行車速度的響應(yīng)，也分析了舒適度的條件，設(shè)計采用了較大的剛度和恒載。千米跨度的斜拉橋采用了世界上最大的基礎(chǔ)和最粗的拉索和主纜，但此類型橋梁的運行速度尚應(yīng)根據(jù)綜合條件考慮，并通過實際試驗運行再作準確的判斷。

8 懸索橋的運用

懸索橋以高強鋼絲制作的纜索為主要承重構(gòu)件，以其強大的跨越能力而著稱，因此我國鐵路橋梁設(shè)計人員近年來開展了鐵路懸索橋設(shè)計嘗試。正在建設(shè)的麗香鐵路虎跳峽金沙江特大橋[16]，采用3跨連續(xù)單跨懸吊上承式鋼桁梁懸索橋，主梁跨度布置為(110+660+98) m，主纜矢跨比1/10，矢高66 m，中跨660 m區(qū)域設(shè)置吊索，為純鐵路橋的最大跨度。連鎮(zhèn)鐵路五峰山長江大橋是八車道高速公路與四線高速鐵路過江的大運量綜合鐵路通道，主梁跨度布置為(84+84+1 092+84+84) m，采用鋼桁梁，主纜矢跨比1/10，主纜采用預(yù)制平行高強鋼絲索股結(jié)構(gòu)(PPWS)，直徑為1.3 m。

雖然國外已有將懸索橋成功應(yīng)用在鐵路上的先例，但懸索橋的剛度問題仍是制約其向大跨度發(fā)展的主要因素，影響懸索橋剛度的主要因素包括主纜垂跨比、主梁邊中跨比、主梁高跨比和寬跨比、支承體系等。研究表明，鐵路懸索橋合理剛度應(yīng)以基于車-橋耦合振動的動力響應(yīng)、梁端轉(zhuǎn)角、活載和溫度變形引起的軌道平順性作為主要判別指標，提出了提高大跨度鐵路懸索橋剛度的有效措施，如：五峰山長江大橋加勁梁采用五跨連續(xù)支承體系，麗香鐵路金沙江大橋加勁梁采用三跨連續(xù)支承體系，都大大減小了梁端豎向和橫向折減，保證了列車平穩(wěn)通過梁端。五峰山長江大橋上層公路橋面和下層鐵路橋面均采用板桁結(jié)合整體橋面，從而進一步加大了結(jié)構(gòu)橫向剛度。此外，五峰山長江大橋縱向采用阻尼約束體系，在滿足溫度變形的同時很好地限制了制動力、脈動風(fēng)或地震力等沖擊荷載作用下的梁體縱向變位。

9 發(fā)展與展望

近年來我國高速鐵路橋梁建造技術(shù)獲得了快速發(fā)展，擁有世界上運營里程最長、在建規(guī)模最大的高速鐵路橋梁，建成了一批世界上設(shè)計荷載最大、運營速度最快的大跨度橋梁。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展以及鐵路網(wǎng)的延伸(到2030年末將形成“八縱八橫”的高鐵格局，高速鐵路網(wǎng)將連接主要城市群，基本連接省會城市和50萬人口以上大中城市)尤其是鐵路跨海通道的建設(shè)需求，橋梁設(shè)計還將迎來更大的機遇和挑戰(zhàn)。

(1) 開展橋梁設(shè)計方面研究。為進一步減小橋梁徐變變形，宜適時研究部分預(yù)應(yīng)力梁的設(shè)計；為保證高速鐵路大跨度橋梁復(fù)雜極端環(huán)境下的運營安全，應(yīng)從高速行車的角度，基于車-線-橋-環(huán)境耦合分析，開展結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化；為適應(yīng)我國復(fù)雜的地質(zhì)、地形和環(huán)境條件，開展斜拉-懸吊協(xié)作結(jié)構(gòu)體系、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)、輕型結(jié)構(gòu)橋梁以及大型深水基礎(chǔ)等新結(jié)構(gòu)的研究。

(2)開展橋梁新材料研究。針對復(fù)雜環(huán)境和超千米大跨橋梁建設(shè)，宜盡快開展長壽命混凝土和高耐久性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究[17]；開展強度等級600～800 MPa超高強度、高耐久性鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)研究；開展強度等級 2 100～2 300 MPa超高強度鋼絲和鋼絞線技術(shù)研究；開展海洋環(huán)境石墨烯高耐久新材料及節(jié)能環(huán)保新技術(shù)的研發(fā)；為減輕橋梁結(jié)構(gòu)自重，開展纖維復(fù)合材料研究等。

(3) 開展橋梁新設(shè)備研究。開展大型運輸、起吊和安裝設(shè)備研究，開展適應(yīng)百米水深、深厚覆蓋層條件下的新的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、施工裝備及相關(guān)技術(shù)的研究，建造一批跨度 1 500～2 000 m鐵路或公鐵兩用橋和水深100 m以上跨海大橋，以適應(yīng)近期寧波至舟山鐵路、甬滬通道跨杭州灣工程等的建設(shè)需要，為將來建設(shè)瓊州海峽、跨渤海灣、臺灣海峽通道積累經(jīng)驗和技術(shù)儲備。

(4) 開展橋梁建造新技術(shù)研究。開展BIM技術(shù)在高速鐵路大跨度橋梁規(guī)劃、設(shè)計、施工和運營維護全壽命周期中的應(yīng)用研究，加強GPS和遙控技術(shù)研究，推動高精度傳感器、高性能監(jiān)測儀器及智能機器人等的技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)橋梁建設(shè)、運營維護的自動化、信息化和智能化。