張莉
(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 土建工程設(shè)計(jì)研究院,天津 300308)
近年來(lái),我國(guó)鐵路建設(shè)持續(xù)加快,隨著客貨共線鐵路、高速鐵路、城際鐵路、重載鐵路的大規(guī)模建設(shè)以及境外鐵路項(xiàng)目的持續(xù)增多,TB 10002.1—2005《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(簡(jiǎn)稱05《橋規(guī)》)已不能適應(yīng)新的設(shè)計(jì)條件。為有效指導(dǎo)不同運(yùn)營(yíng)模式下鐵路工程的設(shè)計(jì)工作,國(guó)家鐵路局、中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司先后組織編制了一大批適用于不同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、具有專屬性質(zhì)的綜合性規(guī)范,如《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《重載鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《Ⅲ、Ⅳ級(jí)鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》等。在此類規(guī)范中,對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)僅規(guī)定了既定的運(yùn)行模式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能、剛度變形等設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo),以及對(duì)結(jié)構(gòu)方面特殊的構(gòu)造要求;而對(duì)于橋涵設(shè)計(jì)采用的靜力計(jì)算方法、常規(guī)的設(shè)計(jì)要求等仍需執(zhí)行05《橋規(guī)》的相關(guān)規(guī)定。由于05《橋規(guī)》僅適用于設(shè)計(jì)速度160 km/h 及以下的旅客列車、120 km/h及以下的貨物列車,因此,僅從近年來(lái)的客運(yùn)專線、客貨共線鐵路的運(yùn)營(yíng)模式看,原規(guī)范中的一些條款已經(jīng)過(guò)時(shí)或缺少。同時(shí),由于規(guī)范編制時(shí)期不同,對(duì)同一規(guī)定存在不一致的地方,造成設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。
根據(jù)國(guó)家鐵路局“構(gòu)建鐵路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系”的要求,為統(tǒng)一不同運(yùn)輸性質(zhì)類型、不同速度目標(biāo)值鐵路橋涵設(shè)計(jì)要求及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步提高鐵路橋涵設(shè)計(jì)水平,保障鐵路橋涵質(zhì)量與安全,要求在新橋規(guī)修訂時(shí),應(yīng)在05《橋規(guī)》基礎(chǔ)上,全面總結(jié)我國(guó)高速鐵路、城際鐵路、客貨共線鐵路和重載鐵路橋涵建設(shè)、運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研成果,收集、整理、提煉出國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中可借鑒的規(guī)定,從而制定出不同標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)鐵路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以普遍遵循的規(guī)定和計(jì)算辦法。同時(shí)結(jié)合我國(guó)國(guó)情、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、環(huán)境條件等因素,合理確定不同運(yùn)輸性質(zhì)類型、不同速度等級(jí)鐵路橋涵的主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)[1]。明確要求規(guī)范修訂時(shí),應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則:(1)貫徹國(guó)家有關(guān)法律、法規(guī)及鐵路主要技術(shù)政策,保護(hù)環(huán)境、保障鐵路橋涵建設(shè)質(zhì)量與安全;(2)整合現(xiàn)行高速鐵路、城際鐵路、重載鐵路及客貨共線鐵路有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),滿足鐵路橋涵設(shè)計(jì)要求;(3)總結(jié)近年鐵路橋涵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、意見(jiàn)和建議,積極應(yīng)用“四新”技術(shù),充分吸納近年來(lái)經(jīng)評(píng)審并取得一定應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的鐵路橋梁相關(guān)科研成果,同時(shí)做好與現(xiàn)行高速鐵路、城際鐵路、重載鐵路、客貨共線鐵路規(guī)范之間的協(xié)調(diào),進(jìn)一步提升規(guī)范的科學(xué)性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性;(4)與有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào),避免矛盾和重復(fù),章節(jié)編排體現(xiàn)系統(tǒng)性和設(shè)計(jì)人員使用方便性;(5)規(guī)范設(shè)計(jì)方法仍采用容許應(yīng)力法。
與05《橋規(guī)》相比,TB 10002—2017《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(簡(jiǎn)稱新《橋規(guī)》)在以下方面做了重要修訂:
(1)擴(kuò)大規(guī)范的適用范圍。05《橋規(guī)》僅適用于客貨列車共行、旅客列車設(shè)計(jì)行車速度≤160 km/h、貨物列車設(shè)計(jì)行車速度≤120 km/h(轉(zhuǎn)8A 貨車80 km/h)的Ⅰ、Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),新《橋規(guī)》適用于高速鐵路、城際鐵路、客貨共線Ⅰ、Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路和重載鐵路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2)修訂橋梁適用的跨度和高度。05《橋規(guī)》適用于混凝土梁跨度≤96 m,鋼梁跨度≤168 m單線桁梁和跨度≤40 m的鋼板梁;新《橋規(guī)》適用于跨度≤168 m鋼梁,跨度≤128 m混凝土梁及墩高≤50 m的橋梁。
(3)修訂設(shè)計(jì)采用的鐵路列車荷載圖式,以《鐵路列車荷載圖式》替代“中-活載”。
(4)刪除05《橋規(guī)》中屬于總體設(shè)計(jì)原則或非橋梁專業(yè)的條款,如鐵路橋和公路橋分、合建原則,鐵路橋上設(shè)置反向曲線的規(guī)定,鋼梁設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器相關(guān)規(guī)定,橋梁跨度系列表等。
(5)針對(duì)現(xiàn)行不同規(guī)范中,對(duì)于同一橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)存在不同的表達(dá)形式,或同一設(shè)計(jì)參數(shù)互相重疊規(guī)定的情況,修訂時(shí)進(jìn)行全面的梳理和整合,最終形成形式統(tǒng)一的控制指標(biāo)限值表,如鐵路梁式橋豎向變形限值、墩臺(tái)基礎(chǔ)沉降限值、墩臺(tái)頂縱向水平線剛度限值表。
(6)統(tǒng)一不同等級(jí)鐵路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度要求、相鄰橋涵間路堤長(zhǎng)度的原則規(guī)定。對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)鐵路橋梁,在平面布置時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)斜交角度限制在60°以內(nèi);根據(jù)近年來(lái)的工程經(jīng)驗(yàn),對(duì)相鄰橋涵間路堤長(zhǎng)度,不再提出150 m的硬性規(guī)定。
(7)修訂長(zhǎng)鋼軌縱向力的力學(xué)性質(zhì),將其由主力活載改為特殊荷載;新增長(zhǎng)鋼軌縱向力(伸縮力、撓曲力、斷軌力)組合原則,并補(bǔ)充容許值提高系數(shù)這一重要設(shè)計(jì)控制參數(shù)的規(guī)定。
(8)統(tǒng)一列車橫向搖擺力的取值原則,分別按客貨共線鐵路、高速鐵路、城際鐵路、重載鐵路4種運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行橫向搖擺力的取值。
(9)修訂05《橋規(guī)》中鋼筋混凝土橋跨結(jié)構(gòu)(鋼筋混凝土、素混凝土、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及涵洞、剛架橋)動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算參數(shù),將原動(dòng)力公式中參數(shù)α,由“α=4(1-h)≤2”修改為“α=0.32(3-h)2≤2”,即采用擬合二次曲線替換原來(lái)的折線。
(10)新增“橋面同一梁縫內(nèi)外側(cè)寬度相差較大時(shí),宜在梁端橋面板設(shè)置懸臂端等措施調(diào)整”的規(guī)定。
(11)新增“鐵路線路交叉跨越橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與安全防護(hù)”“高架車站橋梁結(jié)構(gòu)”“系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)”3 節(jié),明確上跨或下穿公路、鐵路的設(shè)計(jì)及安全防護(hù)要求,規(guī)定高架車站橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則,提出橋梁設(shè)計(jì)的接口工作要求。
(12)根據(jù)工務(wù)部門要求確保高速鐵路行車安全的意見(jiàn),明確提出高速鐵路不得進(jìn)行頂進(jìn)橋涵作業(yè)的要求。
鐵路列車荷載圖式是鐵路列車對(duì)線路基礎(chǔ)設(shè)施靜態(tài)作用的概化表達(dá)形式,根據(jù)不同類型鐵路運(yùn)輸移動(dòng)裝備情況,并考慮一定的儲(chǔ)備和發(fā)展系數(shù)綜合制定出來(lái)[2]。自《鐵路工程技術(shù)規(guī)范》 第二篇的橋涵(〔1974〕交鐵基字2960 號(hào),簡(jiǎn)稱75《橋規(guī)》)后,“中-活載”圖式一直廣泛應(yīng)用于鐵路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。本次規(guī)范修訂過(guò)程中,按上級(jí)歸口單位國(guó)家鐵路局的要求,《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中不再列入列車荷載圖式,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的要求,直接從《鐵路列車荷載圖式》選取與其匹配的荷載圖式。
在應(yīng)用《鐵路列車荷載圖式》進(jìn)行橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
(1)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)配套選用列車荷載圖式及參數(shù)體系。列車荷載圖式除直接用于線路基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)外,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)剛度、頻率等都有直接或間接影響,其對(duì)于列車速度的適應(yīng)性也是通過(guò)控制結(jié)構(gòu)剛度、頻率等動(dòng)力學(xué)指標(biāo)實(shí)現(xiàn);此外,列車縱向力(機(jī)車牽引力、列車制動(dòng)力)、離心力等也是在荷載圖式基礎(chǔ)上通過(guò)采用相應(yīng)系數(shù)計(jì)算得到[2]。因此,橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)配套選用列車荷載圖式及參數(shù)體系。
(2)列車荷載圖式對(duì)橋梁動(dòng)力性能設(shè)計(jì)的影響。列車在橋梁上運(yùn)行的安全性和舒適性與橋梁剛度、頻率等動(dòng)力學(xué)指標(biāo)相關(guān)。在相同速度條件下,橋梁的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)與列車荷載圖式的選取并無(wú)直接關(guān)系,無(wú)論采用高速鐵路還是城際鐵路列車荷載圖式設(shè)計(jì)的橋梁,或者是直接采用高速動(dòng)車組作為設(shè)計(jì)荷載,在相同速度條件下需要滿足高速列車安全、舒適運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)、對(duì)橋梁的動(dòng)力學(xué)性能要求是相同的。以高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)梁橋?yàn)槔?,由高速鐵路列車荷載圖式調(diào)整為城際鐵路列車荷載圖式進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),由于高速列車安全性、舒適性要求沒(méi)有改變,梁體剛度、頻率等指標(biāo)不應(yīng)隨著列車荷載圖式的變化而變化,可優(yōu)化調(diào)整的主要為用于強(qiáng)度設(shè)計(jì)、長(zhǎng)期變形設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力束等[2]。
(3)在《鐵路列車荷載圖式》中,以ZKH 圖式替代“中-活載”圖式[3]。前期的研究成果認(rèn)為,2 種計(jì)算圖式對(duì)橋涵結(jié)構(gòu)、墩臺(tái)基礎(chǔ)等剛度較大結(jié)構(gòu)的作用效果、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)基本相當(dāng),但對(duì)于中、小跨度梁或桿件,由于圖式中重軸換算為均布荷載,ZKH 圖式較“中-活載”大一些,因此ZKH 圖式在結(jié)構(gòu)局部抗剪、抗彎方面更控制設(shè)計(jì)。以客貨共線鐵路預(yù)制后張法32 m簡(jiǎn)支T 梁通用參考圖為例,分別按“中-活載”和“ZKH”2 種荷載圖式對(duì)曲線時(shí)的邊梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算,其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算成果可知,按ZKH 圖式計(jì)算的邊梁控制截面的正截面強(qiáng)度、應(yīng)力較“中-活載”更為控制。因此,建議設(shè)計(jì)人員在利用之前設(shè)計(jì)成果時(shí),如果原設(shè)計(jì)控制指標(biāo)已經(jīng)很經(jīng)濟(jì),那么必須按ZKH 圖式重新檢算,滿足要求方可利用;否則,應(yīng)嚴(yán)格采用ZKH圖式重新對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。
05《橋規(guī)》表4.4.1 中,長(zhǎng)鋼軌縱向水平力(伸縮力和撓曲力)列在主力活載中[5];新《橋規(guī)》將其列入了特殊荷載,雖然力學(xué)性質(zhì)的規(guī)定變了,但長(zhǎng)鋼軌縱向水平力的計(jì)算辦法及組合原則與05《橋規(guī)》相比沒(méi)有改變。
長(zhǎng)鋼軌縱向水平力(伸縮力、撓曲力、斷軌力)引自對(duì)無(wú)縫線路軌道結(jié)構(gòu)的研究。軌道結(jié)構(gòu)在進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性檢算時(shí),長(zhǎng)鋼軌伸縮力和撓曲力作為設(shè)計(jì)的主要荷載被列為主力是合理的;而對(duì)于橋梁墩臺(tái)結(jié)構(gòu),在考慮無(wú)縫線路對(duì)結(jié)構(gòu)的影響時(shí),需結(jié)合橋上其他可能同時(shí)作用的荷載,綜合考慮其疊加效應(yīng)。在05《橋規(guī)》使用中發(fā)現(xiàn),有些設(shè)計(jì)人員按習(xí)慣理解認(rèn)為:伸縮力和撓曲力既然為主力活載,就可以像其他活載一樣,與橋上作用的其他主力、附加力進(jìn)行任意的組合。導(dǎo)致設(shè)計(jì)的荷載組合類型數(shù)增多、組合后的荷載設(shè)計(jì)值(縱向水平力、水平彎矩)增大,由此設(shè)計(jì)出的墩臺(tái)尺寸會(huì)相應(yīng)增大,特別是對(duì)下部樁基礎(chǔ),樁長(zhǎng)加樁頭配筋都可能增加,無(wú)形中錯(cuò)誤地提高了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為避免這個(gè)問(wèn)題,規(guī)范修訂時(shí)將長(zhǎng)鋼軌縱向水平力(伸縮力和撓曲力)改為特殊荷載。另外,為方便設(shè)計(jì)者使用,將縱向力組合原則、設(shè)計(jì)容許值提高系數(shù)列于規(guī)范表4.3.13中。需要注意的是,無(wú)縫線路上的橋梁墩臺(tái)荷載組合計(jì)算時(shí),僅增加表4.3.13的荷載組合,其他的荷載組合仍然采用原傳統(tǒng)的荷載組合方式[6]。
(1)對(duì)于普速鐵路鋼筋混凝土橋跨結(jié)構(gòu),如鋼筋混凝土、素混凝土、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及涵洞、剛架橋,其動(dòng)力系數(shù)一直沿用1959年版《橋規(guī)》(簡(jiǎn)稱59《橋規(guī)》)中鋼筋混凝土橋跨結(jié)構(gòu)沖擊系數(shù)(1+μ)的計(jì)算辦法。本計(jì)算辦法是根據(jù)我國(guó)解放初期以來(lái)積累的橋梁動(dòng)載試驗(yàn)資料,經(jīng)過(guò)分析提出的。59《橋規(guī)》制定沖擊系數(shù)計(jì)算辦法時(shí),對(duì)8~32 m 七種跨度(L)的簡(jiǎn)支梁用各種機(jī)車做了38組試驗(yàn),并進(jìn)行3 000次以上的運(yùn)行試驗(yàn),得到約10 000 余根記錄曲線。經(jīng)過(guò)分析整理繪制蒸汽機(jī)車作用下梁跨長(zhǎng)度與動(dòng)力系數(shù)關(guān)系曲線圖,經(jīng)擬合后繪出動(dòng)力系數(shù)計(jì)算公式(1+μ) = 1+曲線。75《橋規(guī)》修訂時(shí),對(duì)原動(dòng)力系數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行修訂,以替代原公式[7]。同時(shí)將原公式中的“沖擊系數(shù)”改為“列車豎向動(dòng)力作用”。
(2)動(dòng)力系數(shù)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件最大的動(dòng)力響應(yīng)與最大靜力響應(yīng)之比,其數(shù)值大小是列車-軌道-橋梁的動(dòng)力特性和動(dòng)力相互作用狀態(tài)的綜合反映,“八五”科技攻關(guān)項(xiàng)目《高速鐵路橋梁動(dòng)力性能研究》對(duì)此進(jìn)行了專項(xiàng)研究。研究在分析國(guó)外研究成果的基礎(chǔ)上,通過(guò)建立車-橋豎向相互作用的動(dòng)力學(xué)模型編制模擬計(jì)算程序,計(jì)算各種高速列車(動(dòng)力分散式及動(dòng)力集中式)作用下的橋梁動(dòng)力系數(shù),分析影響的主要因素和變化規(guī)律,并對(duì)計(jì)算成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,給出我國(guó)高速列車(ZK荷載圖式)橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力系數(shù)[8]的計(jì)算公式:
式中:Lφ為加載長(zhǎng)度,m,Lφ<3.61 m時(shí),應(yīng)取3.61 m;簡(jiǎn)支梁應(yīng)取梁的跨度;連續(xù)梁可按平均跨度乘以跨度調(diào)整系數(shù)(見(jiàn)新《橋規(guī)》表4.3.8)確定、且不應(yīng)小于最大跨度。
對(duì)于涵洞及結(jié)構(gòu)頂面有填土的承重結(jié)構(gòu),《新建時(shí)速300~350 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》中動(dòng)力系數(shù)制定時(shí),主要參照UIC 776-1 《Loads to be considered in railway bridge design》[9]。根據(jù)式(1),當(dāng)填土厚度不足1.0 m 時(shí),不考慮動(dòng)力系數(shù)折減;當(dāng)填土厚度超過(guò)1.0 m時(shí),每增加1.0 m,動(dòng)力系數(shù)降低0.1;《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范(試行)》修訂時(shí),增加“頂面填土厚度超過(guò)3.0 m 時(shí),不計(jì)動(dòng)力系數(shù)”的規(guī)定[8]。以跨度4.0 m 涵洞為例,不計(jì)填土厚度影響時(shí),動(dòng)力系數(shù)為1.62,當(dāng)填土厚度為2.0、3.0 m 時(shí)動(dòng)力系數(shù)分別折減為1.52 和1.42,這與3.0 m 以上填土厚度不計(jì)動(dòng)力系數(shù)的規(guī)定具有一定偏差。
《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》修編時(shí),再次對(duì)公式進(jìn)行修訂。通過(guò)對(duì)秦沈客運(yùn)專線鐵路及其他既有線提速試驗(yàn)中18 座不同填土厚度的涵洞動(dòng)力系數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后,分析填土厚度對(duì)動(dòng)力系數(shù)的影響規(guī)律:隨著填土厚度的增加,動(dòng)力系數(shù)呈明顯下降規(guī)律[10](見(jiàn)圖1)。
圖1 不同填土厚度涵洞動(dòng)力系數(shù)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比
根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和既有研究成果,擬合曲線后提出下式:
根據(jù)式(2),涵洞及結(jié)構(gòu)頂面有填土的承重結(jié)構(gòu),當(dāng)頂面填土厚度≤3.0 m時(shí),動(dòng)力系數(shù)(1+μ)為:
式中:μ折減為涵洞動(dòng)力系數(shù)折減系數(shù);hc為涵洞及結(jié)構(gòu)頂面至軌底的填土厚度,m。
以跨度4.5 m 涵洞為例,考慮橋上軌道結(jié)構(gòu)(不含鋼軌)高度為0.6 m,填土厚度為0~3.0 m,修訂前后的計(jì)算結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖2。
圖2 跨度L=4.5 m涵洞修訂前后動(dòng)力系數(shù)對(duì)比
(3)新《橋規(guī)》修訂時(shí),結(jié)合《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》的研究成果,以及多年來(lái)普速鐵路的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn),認(rèn)為05《橋規(guī)》對(duì)于“頂部填土厚度h≥1.0 m時(shí),不計(jì)列車豎向動(dòng)力作用”是不合適的。對(duì)于鋼筋混凝土、素混凝土、石砌的橋跨結(jié)構(gòu)及涵洞、剛架橋頂上填土厚度h<3.0 m 時(shí),均應(yīng)考慮列車豎向動(dòng)力作用。因此,本次規(guī)范修訂時(shí),在維持原動(dòng)力系數(shù)計(jì)算公式不變的情況下,根據(jù)高速鐵路填土厚度對(duì)動(dòng)力系數(shù)的影響規(guī)律,將原動(dòng)力公式中的系數(shù)α,用擬合二次曲線替換原來(lái)的折線(即將“α= 4 (1-h)≤2”修改為“α=0.32(3-h)2≤2,h<0.5 m 時(shí),取0.5 m”)。以跨度4.0、32.0 m 為例,當(dāng)填土厚度h=0.5 m 時(shí),α=2 代入(1+μ)計(jì)算公式,所得數(shù)值與05《橋規(guī)》相同;當(dāng)0.5<h≤3.0 m 時(shí),α=0~2 代入(1+μ)計(jì)算公式計(jì)算,所得數(shù)值隨填土厚度h呈二次曲線變化;當(dāng)h>3.0 m時(shí),(1+μ)=1.0(即不計(jì)動(dòng)力系數(shù))。新舊公式中,頂部覆土高度與參數(shù)α的關(guān)系見(jiàn)圖3、圖4。
圖3 跨度L=4.0 m頂部覆土高度與參數(shù)α關(guān)系
圖4 跨度L=32.0 m頂部覆土高度與參數(shù)α的關(guān)系
(4)需要設(shè)計(jì)人員注意的是:①新《橋規(guī)》的列車豎向動(dòng)力系數(shù)適用范圍為客貨共線鐵路、重載鐵路。②從圖3、圖4 可以看出,新《橋規(guī)》計(jì)算得出的列車豎向動(dòng)力系數(shù)較05《橋規(guī)》均有增大,特別是對(duì)涵洞或桿件等跨徑較小的結(jié)構(gòu)影響較大,因此在利用之前的設(shè)計(jì)成果時(shí),設(shè)計(jì)者應(yīng)嚴(yán)格按新《橋規(guī)》進(jìn)行驗(yàn)算,滿足要求后方可使用,但設(shè)計(jì)指標(biāo)預(yù)留的安全儲(chǔ)備有所下降[10]。
《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》作為指導(dǎo)我國(guó)鐵路橋梁工程設(shè)計(jì)最基本、最重要的規(guī)范,已經(jīng)走過(guò)了近70年的光輝歷程。它記錄了我國(guó)鐵路從最初的照搬前蘇聯(lián)規(guī)范,到逐步形成一套符合我國(guó)國(guó)情、路情,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適用范圍廣、成熟可靠、技術(shù)先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),凝結(jié)了幾代鐵路工程技術(shù)人員的智慧和心血,并隨著我國(guó)鐵路建設(shè)發(fā)展不斷完善。由于本次規(guī)范修訂涵蓋內(nèi)容增加較多、編制時(shí)間較緊,規(guī)范中尚有一些需要進(jìn)一步做專項(xiàng)研究后解決的問(wèn)題。如橋涵結(jié)構(gòu)的動(dòng)力系數(shù),對(duì)于客貨共線鐵路、重載鐵路,本次修訂仍延用了05《橋規(guī)》中的計(jì)算公式,其制定時(shí)依據(jù)的試驗(yàn)資料還是解放初期的成果;對(duì)于高速鐵路、城際鐵路,則是直接借鑒UIC標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合我國(guó)研究成果提出的,同一設(shè)計(jì)參數(shù)由2套體系制定,期望在以后的規(guī)范修訂時(shí)能夠解決這一問(wèn)題。針對(duì)主要設(shè)計(jì)荷載,如風(fēng)力、溫度荷載、冰壓力、墩臺(tái)船舶撞擊力等重要荷載,規(guī)范中暫時(shí)還沒(méi)有適宜、可靠的計(jì)算辦法,需要不斷更新、補(bǔ)充和完善,使規(guī)范能夠與時(shí)俱進(jìn),更具科學(xué)性和先進(jìn)性。