第二节　桥梁

京沪高速铁路桥梁的比例高达80％以上，既有深水、大跨桥梁，也有深厚软土地基上的长大桥梁，还有多种形式的特殊结构桥梁。为确保列车运行安全、乘坐舒适，桥梁专业在设计、施工中为保证结构的刚度、变形和耐久性，采用了一系列先进技术。

一、车桥动力仿真分析技术

与传统铁路桥梁以满足结构承载能力（即静强度）要求为主的设计理念不同，京沪高速铁路桥梁必须满足无砟轨道铺设精度、长钢轨受力、列车运行、乘坐舒适及桥梁结构受力和耐久性等多方面（即动刚度）的要求，桥梁设计的理念由传统的静强度设计转变为动刚度设计，桥上轨道状态、列车运行状态以及桥梁结构的动力性能等成为高速铁路桥梁设计的控制因素。

车桥动力仿真分析技术在高速铁路桥梁动刚度设计中得到广泛应用，应用范围可分为基础研究和应用研究两大类。基础研究主要包括列车过桥时高速列车的安全性与舒适性研究、桥梁结构的动力响应分析和桥上轨道结构动力响应分析等三个方面，以车辆、桥梁、轨道的动力学指标为依据，研究桥上通行的高速列车车速限值，掌握桥梁结构的动力性能和轨道结构的受力、振动与变形特性，为高速铁路桥梁设计中与动刚度相关的各项变形控制指标（如基础沉降、墩台刚度、梁体变形等）的确定提供理论依据。应用研究主要针对特定工点开展车—线—桥动力相互作用研究，评价一般结构及特殊结构桥梁的动力性能是否满足高速列车运行的要求，确定其合理动刚度；分析地震荷载、风荷载和汽车活载等外部环境激励共同作用下列车、轨道和桥梁的综合动力响应，进行桥上行车安全评估和桥梁抗震设计，如南京大胜关长江大桥脉动风作用分析、济南黄河桥动力仿真及梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器的动力性能评定等。

京沪高速铁路是我国所有客运专线铁路中唯一一条对全线桥梁均进行了动力刚度设计的铁路，范围不仅涵盖预应力混凝土简支梁、预应力混凝土连续梁、钢筋混凝土刚构连续梁、结合梁等常用跨度桥梁，也涵盖了南京大胜关长江大桥、济南黄河大桥、黄村特大桥、团泊洼一号特大桥、娄江特大桥、乔家门特大桥、淮河特大桥、镇江京杭运河特大桥、南运河2号特大桥等特殊设计桥梁，其中南京大胜关长江大桥和济南黄河大桥还针对温度、脉动风等环境因素影响以及梁端伸缩装置进行了专门的动力性能评估。在京沪高速铁路建成后，配合综合试验，对桥上有砟—无砟过渡段、梁端伸缩装置、桥面刚度分布、预拱度设置原则等进行了进一步研究，部分研究成果已在其他大跨度桥梁设计中得以应用。

二、桥梁变形控制技术

高速铁路桥梁变形控制是京沪高速铁路最早涉及的关键技术，涵盖基础沉降控制、桥墩类型选择、一般结构桥梁形式、特殊结构桥梁方案、桥梁对无缝线路和无砟轨道的适应性、高架车站道岔梁布置等。

（一）基础沉降预测和控制

基于桩基工后沉降产生机理，提出了工后沉降实用计算方法和沉降预测模型，解决了高速铁路桥梁桩基长期沉降、桩底压缩层变形监测方法问题。该技术在确定软土、松软土地段桥梁基础沉降计算参数的基础上，数值模拟桥梁基础沉降随时间、各阶段荷载的变化，同时设置沉降变形监测网，进行沉降监测，对监测数据进行分析、提炼和预测，根据预测结果，对沉降进行评估。

复杂地质条件下钻孔桩基础设计参数的取值是否合理，是高速铁路桥梁基础沉降控制的关键。为此，采集苏锡常地区软土钻孔土样进行室内模拟桩基动、静载试验，在昆山试验段进行软土地基桥梁桩基础单桩动静载试验，在京沪沿线19个代表性工点进行钻孔桩单桩竖向静载试验、单桩水平静载试验、桩身应力应变试验及桩基施工工艺研究，根据实测结果检验并修正桩基设计，采取基础沉降量和桩基承载力双控的设计方法，结合施工期沉降观测的结果预测桥梁的最终沉降量，选择合理的铺轨时间，从而有效控制基础的工后沉降。

（二）桥墩类型选择

京沪高速铁路按一次铺设跨区间无缝线路设计。为满足桥上无缝线路的受力要求，增加桥梁抵抗长钢轨纵向力的能力，高速铁路设计规范提出了桥墩线刚度的概念。桥墩的外形及截面尺寸选择既要考虑受力要求（如无缝线路纵向力传递对墩台刚度的要求）和支座布置需要，也要考虑施工方便和维修需求（如桥墩检查或支座更换需求、墩顶排水要求等），还应使墩台的外形美观流畅，与上部结构和周围环境协调一致。经对多国高速铁路桥墩类型的专项考察研究，以及对圆端形（矩形）实体墩、圆端形（矩形）空心墩、矩形双柱墩等五种墩型的重点技术经济分析，京沪高速铁路京徐段和徐沪段分别以圆端流线型桥墩和矩形双柱墩为主导墩形。

（三）桥梁选型

《京沪高速铁路设计暂行规定》对桥梁梁体（跨度小于96m的混凝土结构）的变形控制包括竖向变形、横向变形、扭转变形、动力性能、徐变变形、梁端转角等，主要体现在竖向挠度、徐变变形和竖向基频的相关限值上。桥梁在满足上述三个主要限值后，其他变形限值一般因构造要求而自动满足。为便于设计和施工控制，京沪高速铁路桥梁广泛采用中小跨度混凝土结构，并以标准跨度预应力混凝土双线简支箱梁为首选梁形，以32m为主导跨度，以预制架设为主要施工方法。现浇标准钢筋混凝土刚构连续梁用于跨越一般道路，现浇预应力混凝土连续箱梁用于跨越公路和一般河流，专门设计建造的深水大跨及特殊结构桥梁则用于满足跨越大江大河的需要。京沪高速铁路桥梁通过合理选型，解决了桥位斜交角度小、施工干扰大、线路跨越净高不足等各种具体工程问题。

（四）变形观测

在京沪高速铁路建设期间，依据《京沪高速铁路线下工程沉降变形观测评估实施细则》和无砟轨道对桥梁基础工后沉降和梁体徐变变形的要求，实时开展墩台基础沉降和梁体徐变变形的系统观测（共埋设墩台沉降观测标56389个、涵洞沉降观测标3578个，对3346榀桥梁进行了徐变观测），根据观测数据预测桥梁的后期变形，确定无砟轨道的合理铺设时间，以使桥梁基础的工后沉降和梁体的残余徐变满足设计要求。

三、深水、大跨及特殊结构桥梁设计与建造技术

（一）南京大胜关长江大桥

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路最具标志性的桥梁工程，是京沪高速铁路、沪汉蓉铁路、南京地铁六线共用的越江通道。大桥全长9.273km，其中长江水域中主桥钢梁全长1.615km，由两联（84+84）m连续钢桁梁和一联（108+192+2×336+192+108）m三主桁双连拱整体桥面钢桁连续梁组成。

南京大胜关长江大桥在设计、制造和施工方面解决了诸多技术难题：为满足大跨、高速、重载和整体化节点等对桥梁用钢材和厚度的要求，首次采用了以本工程需要为目的研制的新型Q420qE等级钢材；为满足高速列车运行要求，桥梁上部结构采用三片主桁承重的双连拱钢桁连续结构，且通过正交异性板钢桥面与箱形下弦杆的固结形成下承板桁组合结构，主桁采用焊接整体节点；为抑制吊杆风致振动，创造性地采用截面刚度大、气动外形好的八边形闭合截面吊杆；为满足轨道受力和桥梁伸缩、支座受力要求，采用伸缩量为1000mm的轨道温度调节器、伸缩量为800mm的梁端伸缩装置和18000t的大吨位球形支座；为满足施工进度要求，主桥深水基础采用“钻孔平台与承台围堰合二为一”的快速施工方法，解决了主墩超大型围堰下河、浮运及下沉控制难题；为满足桥梁线形要求，主跨钢桁拱采用三层吊索塔架全伸臂、墩旁托架与钢梁固结并辅助三层水平索双悬臂的施工方法，解决了常规顶落梁方法难以对三主桁结构合龙口多个位移同时调整到位的技术难题，实现了大跨度钢桁拱精确合龙。

（二）济南黄河大桥

济南黄河大桥是京沪高速铁路全线中仅次于南京大胜关长江大桥的第二大控制性桥梁工程，主桥为（112+3×168+112）m刚性梁柔性拱钢桁连续梁结构。

济南黄河大桥设计及施工中需要解决三个主要问题：一是桥梁设计时需要考虑河道淤积的影响，基础施工时需要考虑防洪行凌及调水调沙等因素；二是主跨具有长联、大跨、高速的特点，结构须具有良好的刚度特性；三是主桥按京沪高速铁路和太青客运专线四线共建设计，桁宽达30m，需要对桥面结构进行专门设计。为此，济南黄河大桥在四线铁路两片主桁的主体结构设计基础上，将桥面设计为桥面板和下弦杆结合的新型整体式桥面结构，横联设计为带K撑和吊杆的结构，主桁采用整体节点，使桥面和桥梁整体的刚度满足要求；采用在淤背区桩基础外设置钢护筒，并在钢护筒外喷涂乳化沥青的新工艺，降低淤背区基础的负摩擦力；采用架梁吊机在主桁顶面后退单向架设柔性拱的施工工艺，实现柔性拱拱脚无应力精确合龙，避免了拱顶合龙安全控制难度大以及操作空间不足的问题。

（三）系杆拱结构桥梁

系杆拱结构桥梁在京沪高速铁路中使用较多，其中镇江跨京杭运河（90+180+90）m预应力混凝土连续梁拱特大桥，是国内铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道的同类桥梁结构中跨度最大、速度最高的桥梁；北京跨京开高速公路（32+108+32）m中承式钢箱拱桥和跨济兖公路2×96m四线下承式钢箱拱桥是国内高速铁路无砟轨道桥梁中首次应用的结构形式。京沪高速铁路全线有10余处采用了系杆拱结构，这些系杆拱结构包括内部超静定、外部静定的简支系杆拱和内部、外部均为超静定的连续系杆拱，既有钢与混凝土组合结构也有全钢结构，既有双线桥也有四线桥，各类桥梁面对的主要问题也不相同。为此，相关单位开展了大量针对性极强的科研、设计和试验工作，以使桥梁满足高速列车安全、平稳运营的要求。

（四）异型结构桥梁及道岔梁

京沪高速铁路使用了空间刚架、钢门式墩、槽形连续梁、大跨度连续梁等异型结构桥梁，在铁路小角度跨越既有构筑物、有效降低线路高程、减小施工对既有道路和周边环境的影响等方面取得了较好的效果。

京沪高速铁路有多座车站设置在高架桥上，需要在线路上布置各种型号的道岔结构。高速道岔对桥梁结构的要求与一般桥梁完全不同，需进行专门设计。京沪高速铁路首先提出了高架车站桥梁结构与无缝道岔的适应条件、设计原理和计算方法，指导了其他客运专线高架车站的桥梁设计。

（五）丹阳至昆山特大桥

丹阳至昆山特大桥全长164.7km，是京沪高速全线最长的桥梁。全桥分为九曲河桥段、常州西桥段、常州高速站桥段、常州东桥段、常锡澄桥段、无锡西桥段、无锡高速站桥段、无锡东桥段、苏州西桥段、苏州高速站桥段、阳澄湖桥段、昆山高速站桥段及昆山东桥段等13个桥段。桥区列入防洪影响评价的河道多达258条，共有特殊结构桥梁130余处、高架车站4座。为保护阳澄湖区生态环境，跨湖面桥梁主要采用预制架设32m简支箱梁，桥墩采用“双排桩筑坝围堰”施工。