铁路线路与站场 铁路桥隧建筑物构造 工作任务2 铁路桥隧建筑物构造x

工作任务2 铁路桥隧建筑物构造

1.2.1 工作任务

1. 认识桥梁的作用、构造及类型。

2. 认识隧道的作用、构造及类型。

3. 认识涵洞的作用、构造、类型及与桥梁的区别。

1.2.2 知识链接

修建一条铁路线路，不可避免地要经过高山、河流、城镇或公路等障碍物，为跨过这些障碍物，必须要修建桥梁、隧道、涵洞、天桥、地道等平立交设施，如图1-19所示，这些设施设备就是桥隧建筑物。本节任务将主要学习桥梁、隧道、涵洞三种典型桥隧建筑物。

图1-19 桥隧建筑物示意图

1. 认识桥梁的作用、构造及类型

铁路线路在跨越江河、深谷、公路或其他铁路线路时都需修建桥梁，桥梁是铁路线路的重要组成部分

（1）桥梁组成

桥梁由上部结构和下部结构两大部分组成。上部结构亦称桥跨结构，包括桥面、梁（或拱）、支座等，下部结构包括桥墩、桥台和基础，如图1-20所示。

图1-20 桥梁组成

桥面指桥上的路面，即铺设轨道和供人行走的部分，通常分为有碴桥面和无碴桥面两种。无碴桥面的钢轨和轨枕直接铺在钢梁或钢筋混凝土梁上。桥面上除正轨外，还设有护轨，其作用是控制列车在桥上车轮的运行方向，防止发生倾覆脱轨事故。

梁是梁式桥上部结构的主体，它支承桥面和由桥面传来的重力。梁应有足够的强度，它的式样很多，常有钢梁、钢桁梁及钢筋混凝土梁等。

拱是拱桥的上部结构，其中主拱是主要承重结构，有拱圈、拱肋之称。它承受主拱上的全部荷载，并将荷载传递给墩台、基础。

支座是桥梁墩台上支承桥跨的构件，分为固定支座和铰支座两种。

桥墩是桥梁中部支承桥跨结构的建筑物。桥台是桥梁两端支承和连接路基的建筑物。基础设置在桥墩和桥台的下部，支承墩台自身的重量、桥跨重量、列车重量和冲击力等，并把这些力传到地基。

每个桥跨两支点间的距离叫跨度。每个桥孔设计水位处的距离叫孔径。两端桥台挡碴墙之间的距离为桥梁全长。

（2）桥梁种类

1）按桥梁长度可分为

小桥，桥长＜20m；

中桥，20m≤桥长＜100m；

大桥，100m≤桥长＜500m；

特大桥，桥长≥500m。

2）按桥跨结构可分为

梁式桥，桥的梁由支座支承在桥墩和墩台上，如图1-21所示。

拱桥，桥跨结构的主体呈拱形，如图1-22所示。

图1-21 梁式桥 图1-22 拱桥

钢架桥，梁与墩台连成一个整体的桥梁，如图1-23所示。

斜拉桥，由梁、斜拉索、塔架组成，如图1-24所示。

图1-23 钢架桥 图1-24 斜拉桥

悬桥，用缆索作为主要承重结构，桥面有吊索或吊杆挂在缆索上，如图1-25所示。

图1-25 悬桥

3）按桥面所在位置分

上承桥，桥面位于主梁上面，如图1-20所示的两端桥跨结构。

下承桥，桥面位于主梁下部，如图1-20所示的中部桥跨结构。

4）按桥梁跨越的障碍分

跨河桥，跨越江河、湖泊。

跨线桥，又称立交桥，铁路、公路相互交叉时所建的桥梁，如图1-27所示。

图1-27 跨线桥 图1-28 高架桥

高架桥，又称栈桥或旱桥，跨越宽谷、深沟，如图1-28所示。

（3）桥梁荷载

桥梁所承受的荷载主要包括恒载和活载两部分。恒载指桥梁结构本身的自重。活载主要指列车重量及冲击力。建桥时桥梁各部分结构要根据铁路线路等级、桥跨材料及跨度，适应列车重量、密度、速度发展的需要，按中国铁路总公司制定的标准活载设计。

营业线上的桥梁经长期使用后其荷载能力会降低，为保证行车安全应定期进行检定，荷载能力不能满足需要时，应对其进行加固或更新。当采用多机重联的列车或重载列车通过桥梁时，应将桥梁的荷载能力与通过的机车车辆重量进行比较。若桥梁的荷载能力高于机车车辆重量及冲击力，表明该桥梁可以保证该机车车辆按规定速度安全通过。反之，为保证行车安全，应限定桥梁的运用条件，如限制列车过桥速度、限制机车重联台数或限制机车类型等。

列车在桥上高速运行时，由于车体弹簧的振动、轨面不平顺及机车动轮的不平顺冲击等原因，会对桥梁产生较大的冲击力，适当降低列车过桥速度，可减少活载对桥梁的作用。

2. 认识隧道的作用、构造及类型

隧道是修建在地层内的建筑物。在山区修建铁路时，为避免开挖深路堑或修建过长的迂回线，开凿隧道往往会改善线路条件、提高运输效率、节省运营费用。

（1）认识隧道的构造组成

隧道一般由洞身、衬砌、洞门和避车洞、避人洞几部分组成。

洞身是隧道的主体部分，是列车通过的通道。为保证行车安全，洞身应有一定的净空，按规定的隧道建筑限界确定横断面。

衬砌指沿隧道周边用石料、混凝土等砌筑的支撑结构。它的作用是用来承受地层压力，阻止坑道周围地层的变形，防止岩石的风化、坍塌，维护坑道轮廓不侵人建筑限界的范围，以保证行车安全。衬砌通常由拱圈、边墙、仰拱等组成，如图1-29所示。

洞门指隧道进出口的建筑装饰结构，如图1-30所示。它的作用是用来保持洞口上方及两侧坡面的稳定，并将洞口上方流下的水通过洞门处的排水沟引离隧道，保证隧道的正常使用。常见的洞门有普通洞门和带翼墙的洞门。

图1-29 隧道内部衬砌 图1-30 隧道洞门

避车洞与避人洞指设于隧道内两侧边墙上交错排列的附属建筑物，它是为列车通过时便于工作人员、行人及运料小车躲避而修建的。避车洞每隔300m设一个，避人洞在相邻避车洞之间每60m设一个。

（2）辨识隧道类型

1）隧道按长度可分为：

短隧道，长度在500m及以下的隧道；

中隧道，长度为500m～3000m的隧道；

长隧道，长度为3000～10000m的隧道；

特长隧道，长度在10000m以上的隧道。

2）按跨越障碍不同可分为

傍山隧道，沿着山体前进，不穿越山体的隧道；如图1-31所示。

图1-31 傍山隧道

水底隧道，穿越河流或海峡的隧道；

越岭隧道，穿越山岭的隧道；

地下铁道，修建在人口稠密的大城市地下用以行驶轨道列车的隧道。

3）按隧道开挖后的力学特点可分为

浅埋隧道，隧道开挖后，将承受其上面的全部上覆土所产生的 土压力；

深埋隧道，隧道开挖后，则承受其上面一定范围内的土所产生的 土压力。

4）按洞内行车线路的多少还可分为

单线隧道，内设一条铁路正线的隧道；如图1-32所示。

双线隧道，内设两条铁路正线的隧道；如图1-33所示。

图1-32 单线隧道 图1-33 双线隧道

多线隧道，内设两条以上铁路正线的隧道。

3. 认识涵洞的作用、构造、类型及与桥梁的区别

涵洞是埋设在路堤下部填土中，用以通过水流或行人的建筑物。是一种横穿路堤的建筑物。

（1）涵洞的构造

涵洞主要由洞身、基础、端墙等组成，如图1-34所示。洞身埋在路基中，从进口向出口有一定的纵向坡度，以利排水。两端进出口处，可砌端墙和翼墙，便于水流进出涵洞，还可以保护路堤边坡免受水流冲刷。

图1-34 涵洞

（2）涵洞的类型

涵洞按其使用的建筑材料的不同，可有石涵、混凝土涵、钢筋混凝土涵及铁涵等；按其结构形式可有管涵、箱涵及拱涵等。

涵洞的类型应根据水流情况、排水量、地质条件、材料来源及施工期限等因素综合考虑确定。管涵施工快、工程量小，但它的过水能力小、易淤积；拱涵过水能力大，还可就地取材，但它施工较复杂；箱涵的特点介于管涵和拱涵之间。

涵洞与桥的区别是：桥的上部一般无填土，而涵洞顶部则有一定厚度的填土。涵洞的孔径一般为0.75～6m，孔径在6m以上时，无论顶部有无填土均称为桥。而孔径为0.5m左右则常修筑明渠。