铁路连续梁桥与公路连续梁桥设计对比铁路连续梁桥与公路连续梁桥设计对比 预应力混凝土连续梁桥由于其结构体系具有变预应力混凝土连续梁桥由于其结构体系具有变形小、刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简形小、刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单、抗震能力强等优点而被铁路桥、公路桥和城市单、抗震能力强等优点而被铁路桥、公路桥和城市桥梁设计广泛选用。桥梁设计广泛选用。 以以武广铁路客运专线陆水特大桥武广铁路客运专线陆水特大桥(70+125 +70) (70+125 +70) m m和和乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥(75 + 130 + 75)m(75 + 130 + 75)m为例，分析为例，分析对比跨度相近的高速铁路对比跨度相近的高速铁路PC PC 连梁桥和高速公路连梁桥和高速公路PC PC 连梁桥的设计区别。连梁桥的设计区别。 因为等跨度布置时边跨的跨中弯矩大于中跨弯矩，因为等跨度布置时边跨的跨中弯矩大于中跨弯矩，所以用缩短边跨的办法来调整弯矩的分布，比值一般所以用缩短边跨的办法来调整弯矩的分布，比值一般为，为，武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥和和乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥都都是三跨一联连续梁桥，是三跨一联连续梁桥，武广铁路客运专线陆水特大桥武广铁路客运专线陆水特大桥跨径布置为跨径布置为(70+125+70)m(70+125+70)m的铁路连续梁桥，它的边中的铁路连续梁桥，它的边中跨比为跨比为，而，而乌海黄河公路大桥为跨度为乌海黄河公路大桥为跨度为(75+130+75)m(75+130+75)m的公路连续桥，它的边中跨比的公路连续桥，它的边中跨比，基本上都在边中跨比，基本上都在边中跨比值的合理范围。两桥的边跨比基本一致。两座桥的立值的合理范围。两桥的边跨比基本一致。两座桥的立面布置如图所示。面布置如图所示。1 1、 桥梁孔跨布置的选择桥梁孔跨布置的选择 1 1、结构设计对比、结构设计对比桥梁立面布置2 2、截面尺寸的对比、截面尺寸的对比 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥和和乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥上部上部结构主梁部都采用单箱单室、变高度、变截面的箱形形结构主梁部都采用单箱单室、变高度、变截面的箱形形式。具体布置如图所示。式。具体布置如图所示。陆水特大桥截面图(跨中梁高5.2m)乌海黄河大桥截面图（支点梁高7.0m，跨中3.0m）(l)(l)梁段划分梁段划分 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :0 0号梁段长号梁段长9m;l-79m;l-7号梁段号梁段每段长每段长3.0m;8-163.0m;8-16号梁段每段长号梁段每段长4.0m;4.0m;中跨合拢段、边跨中跨合拢段、边跨合拢段合拢段1717号梁段长均为号梁段长均为2.0m;2.0m;边跨现浇段边跨现浇段1818号梁段长。号梁段长。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :0 0号梁段长号梁段长8m;l-88m;l-8号梁段每段长号梁段每段长3.0m;9-173.0m;9-17号梁段每段长号梁段每段长4.0m;4.0m;中跨合拢段中跨合拢段1818号梁段、边号梁段、边跨合拢段跨合拢段l9l9号梁段长均为号梁段长均为2.0m;2.0m;东侧边跨现浇段东侧边跨现浇段2020号梁号梁段长，西侧边跨现浇段段长，西侧边跨现浇段2020号梁段长。号梁段长。(2)(2)梁高梁高 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :跨中梁高为，为主跨跨跨中梁高为，为主跨跨径的径的1/24.04;1/24.04;中支点梁高为，为主跨跨径的；边跨梁中支点梁高为，为主跨跨径的；边跨梁端高度，梁高按圆曲线规律变化，变化范围为端高度，梁高按圆曲线规律变化，变化范围为2-162-16号号梁段，共范围；梁高理论计算位置为箱梁中心处，底梁段，共范围；梁高理论计算位置为箱梁中心处，底板保持水平，肋板处高度根据桥面横坡相应调整。板保持水平，肋板处高度根据桥面横坡相应调整。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :跨中梁高为，为主跨跨径的跨中梁高为，为主跨跨径的1/43.3;1/43.3;中支点梁高为，为主跨跨径；边跨梁端高度，中支点梁高为，为主跨跨径；边跨梁端高度，梁高按圆曲线规律变化，变化范围为梁高按圆曲线规律变化，变化范围为2-172-17号梁段，共号梁段，共62m62m范围；梁高理论计算位置为箱梁中心处，底板保持范围；梁高理论计算位置为箱梁中心处，底板保持水平，肋板处高度根据桥面横坡相应调整。水平，肋板处高度根据桥面横坡相应调整。 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :箱梁采用单箱单室箱箱梁采用单箱单室箱式断面，悬臂长度为式断面，悬臂长度为320cm320cm，箱底宽，箱底宽700cm700cm，采用直腹，采用直腹板，箱梁全宽为板，箱梁全宽为320 +700 +320 =1340cm320 +700 +320 =1340cm。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :箱梁采用单箱单室箱式断面，箱梁采用单箱单室箱式断面，悬臂长度为悬臂长度为330cm330cm，箱底宽，箱底宽615cm615cm，采用直腹板，箱梁，采用直腹板，箱梁全宽为全宽为330 +615 +330 =1275cm330 +615 +330 =1275cm。(3)(3)箱梁横向布置箱梁横向布置(4)(4)顶板、悬臂板、腹板、底板顶板、悬臂板、腹板、底板 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :顶板厚度为顶板厚度为50cm50cm，底板厚度底板厚度48.5-110cm 48.5-110cm 按圆曲线变化，腹板采用直按圆曲线变化，腹板采用直腹板，其厚度为腹板，其厚度为45-65-85-120cm45-65-85-120cm。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :顶板厚度为顶板厚度为25cm25cm，底板厚，底板厚度从度从30cm30cm至至80cm80cm按二次抛物线规律变化，腹板采用按二次抛物线规律变化，腹板采用直腹板，其厚度为直腹板，其厚度为50-60-80cm50-60-80cm。(5)0(5)0号梁段号梁段 武广客运专线陆水特大桥陆桥武广客运专线陆水特大桥陆桥: :顶板厚度由顶板厚度由50cm50cm加加厚到厚到75cm75cm，底板由，底板由104.0cm 104.0cm 线性增大到，腹板厚由线性增大到，腹板厚由85cm85cm线性变化到线性变化到125cm125cm。0 0号块设一道横隔板，厚度为号块设一道横隔板，厚度为300cm300cm。横隔板上设置过人洞。横隔板上设置过人洞。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :顶板厚度顶板厚度80cm80cm，底板厚，底板厚150cm150cm，腹板厚度腹板厚度80cm ;080cm ;0号梁段和号梁段和1 1号梁段之间顶板、底板、号梁段之间顶板、底板、腹板厚度均按直线方式变化。腹板厚度均按直线方式变化。0 0号梁段共设号梁段共设2 2道横隔梁，道横隔梁，横隔梁厚横隔梁厚100cm100cm，净距，净距200cm200cm。横梁上设置人洞。横梁上设置人洞。(6)(6)中跨合拢段中跨合拢段 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :中跨合拢段长中跨合拢段长2m,2m,设置设置一道一道80cm80cm的横隔板。的横隔板。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :中跨合拢段长为中跨合拢段长为2m,2m,不设横隔板。不设横隔板。(7)(7)两边悬臂浇筑梁段两边悬臂浇筑梁段 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :顶板厚度从顶板厚度从50cm50cm至至100cm100cm、底板厚度从至、腹板厚度从底板厚度从至、腹板厚度从45cm45cm至至70cm70cm按直线方式变化。按直线方式变化。两边梁段各设两边梁段各设1 1道横隔梁，横隔梁厚道横隔梁，横隔梁厚175 cm175 cm，横隔板上设，横隔板上设置过人洞。置过人洞。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :顶板厚度从顶板厚度从30cm30cm至至80cm80cm、底板厚度、底板厚度从从30cm30cm至至80cm80cm、腹板厚度从、腹板厚度从30cm30cm至至8Ocm8Ocm按直线方式变化。按直线方式变化。两边梁段各设两边梁段各设l l道横隔梁，横隔梁厚道横隔梁，横隔梁厚200cm200cm，横隔板上设置，横隔板上设置过人洞。过人洞。 从以上对比可以看出，跨度相近的高速铁路桥从以上对比可以看出，跨度相近的高速铁路桥梁的截面尺寸比高速公路桥梁的截面尺寸大得多梁的截面尺寸比高速公路桥梁的截面尺寸大得多! !3 3、预应力体系对比分析、预应力体系对比分析 两座大桥上部结构预应力系统都包括纵向预应力、两座大桥上部结构预应力系统都包括纵向预应力、横向预应力和竖向预应力，预应力筋采用的形式基本横向预应力和竖向预应力，预应力筋采用的形式基本相同，只是相同，只是铁路桥梁所用的预应力筋多于公路桥梁。铁路桥梁所用的预应力筋多于公路桥梁。2 2、收缩徐变规范对比、收缩徐变规范对比 铁路桥涵设计规范中所采用的收缩徐变模型铁路桥涵设计规范中所采用的收缩徐变模型CEB-CEB-FIP(1978)FIP(1978)的计算模型。的计算模型。 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵规范(JTG (JTG D62-2004)D62-2004)中的收缩徐变模型则采用中的收缩徐变模型则采用CEB-FIP(1990)CEB-FIP(1990)的模的模型。型。3 3、混凝土的耐久性、混凝土的耐久性 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :箱梁采用箱梁采用C55C55高性能、高性能、少徐变混凝土。少徐变混凝土。 乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :箱梁采用箱梁采用C50C50混凝土。混凝土。4 4、普通钢筋对比、普通钢筋对比(1)(1)乌海黄河公路大桥和武广客运专线陆水特大桥乌海黄河公路大桥和武广客运专线陆水特大桥: :设设计用普通钢筋为计用普通钢筋为I I级钢筋和级钢筋和L L级钢筋，抗拉设计强度分级钢筋，抗拉设计强度分别为别为240 MPa240 MPa和和340MPa340MPa，其中钢筋直径，其中钢筋直径12mm12mm采用采用L L级级钢筋，直径钢筋，直径12mm12mm采用采用I I级钢筋。级钢筋。(2)(2)受拉区钢筋受拉区钢筋: :公路桥公路桥中组成束筋的单根钢筋直径不应中组成束筋的单根钢筋直径不应大于大于36mm36mm。组成束筋的单根钢筋根数，当其值不大于。组成束筋的单根钢筋根数，当其值不大于28mm28mm时不应多于三根，当其值大于时不应多于三根，当其值大于28mm28mm时应为两根。当时应为两根。当单根钢筋直径大于单根钢筋直径大于36mm36mm时，受拉区应设表层钢筋网。在时，受拉区应设表层钢筋网。在顺束筋长度方向，钢筋直径不应小于顺束筋长度方向，钢筋直径不应小于10mm10mm，其间距不应，其间距不应大于大于100mm;100mm;在垂直于束筋长度方向，钢筋直径不应小于在垂直于束筋长度方向，钢筋直径不应小于6mm6mm，其间距不应大于，其间距不应大于100mm100mm。上述钢筋网的布置，应超。上述钢筋网的布置，应超过束筋的设置范围，每边不小于过束筋的设置范围，每边不小于5 5倍的钢筋直径。倍的钢筋直径。铁路桥梁铁路桥梁中受拉区域的钢筋可以单根或三根成束中受拉区域的钢筋可以单根或三根成束布置，钢筋的净距不得小于钢筋的直径布置，钢筋的净距不得小于钢筋的直径( (对带勒钢对带勒钢筋为计算直径筋为计算直径) )，并不得小于，并不得小于30mm30mm。当钢筋。当钢筋( (包括包括成束钢筋成束钢筋) )层数等于或多于三层时，其净距不得小层数等于或多于三层时，其净距不得小于倍的钢筋直径，并不得小于于倍的钢筋直径，并不得小于45mm45mm，竖向仍不得，竖向仍不得小于钢筋直径，并不得小于小于钢筋直径，并不得小于30mm30mm。(3)(3)乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥: :受弯构件、偏心受拉构件及受弯构件、偏心受拉构件及轴心受拉构件的一侧受拉钢筋的配筋百分率不应小轴心受拉构件的一侧受拉钢筋的配筋百分率不应小于于45f45ftdtd/f/fsdsd，同时不应小于。，同时不应小于。 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :受压及偏心受压构件受压及偏心受压构件的最小配筋率的最小配筋率( (仅计受拉区仅计受拉区),I),I级钢筋为，级钢筋为，级钢筋级钢筋为。为。(4) (4) 武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥: :轴心受压构件、偏心轴心受压构件、偏心受压构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于，同时受压构件全部纵向钢筋的配筋百分率不应小于，同时一侧钢筋的配筋百分率不应小于。当大偏心受拉构件一侧钢筋的配筋百分率不应小于。当大偏心受拉构件的受压区配置按计算需要的受压钢筋时，其配筋百分的受压区配置按计算需要的受压钢筋时，其配筋百分率不应小于。箍筋间距不应大于梁高的率不应小于。箍筋间距不应大于梁高的l/2l/2，且不大，且不大于于400mm;400mm;当所箍钢筋为需要的钢筋的纵向受压钢筋时，当所箍钢筋为需要的钢筋的纵向受压钢筋时，不应大于所箍钢筋的不应大于所箍钢筋的1515倍，且不应大于倍，且不应大于40Omm40Omm。 乌乌海海黄黄河河公公路路大大桥桥: :仅仅轴轴心心受受压压并并配配有有纵纵筋筋及及一一般般箍箍筋筋的的构构件件，纵纵筋筋截截面面积积不不应应小小于于构构件件截截面面积积的的0.5%0.5%，也也不不宜宜大大于于3%3%，纵纵筋筋的的直直径径不不宜宜小小于于12mm12mm，箍箍筋筋的的间间距距不不应应超超过过纵纵筋筋直直径径的的1515倍倍，也也不不应应大大于于构构件件横横截截面面的的最最小小尺尺寸寸，箍箍筋筋的的直直径径不不应应小小于于纵纵筋筋直直径径的的l/4l/4，也也不不应应小小于于6mm6mm。 铁路规范中还特别规定了当采用螺旋筋时的配筋构铁路规范中还特别规定了当采用螺旋筋时的配筋构造。造。 比较所得，铁路桥所用的钢筋数量和公路桥所用比较所得，铁路桥所用的钢筋数量和公路桥所用的钢筋数量是有比较大的区别的。的钢筋数量是有比较大的区别的。5 5 、构造细节规定规范对比、构造细节规定规范对比 铁路桥混凝土的保护层厚度不得小于铁路桥混凝土的保护层厚度不得小于30mm30mm，但是保护层，但是保护层厚度太大，混凝土表层因距钢筋过远容易碰坏，故也不宜大厚度太大，混凝土表层因距钢筋过远容易碰坏，故也不宜大于于50mm50mm，但板的高度不小于，但板的高度不小于300mm300mm时，保护层厚度可减少为时，保护层厚度可减少为20mm20mm。箍筋的保护厚度不得小于。箍筋的保护厚度不得小于15mm15mm。 公路桥混凝土的保护层厚度则根据环境的不同，保护层公路桥混凝土的保护层厚度则根据环境的不同，保护层厚度的规定也不同。当规定中要求主拉区的混凝土保护层厚厚度的规定也不同。当规定中要求主拉区的混凝土保护层厚度大于度大于50 mm50 mm时，应在保护层内设置直径不小于时，应在保护层内设置直径不小于6mm6mm、间距不、间距不大于大于l00mml00mm的钢筋网。的钢筋网。1 1、保护层厚度、保护层厚度2 2、钢筋最小锚固长度、钢筋最小锚固长度 钢筋种类钢筋种类锚固条件锚固条件乌海黄河公路大桥乌海黄河公路大桥C50C50武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥C55C55级钢筋级钢筋受压钢筋受压钢筋直端直端25d25d30d30d或者或者(10d+(10d+直钩）直钩）受拉构件钢受拉构件钢筋筋直端直端20d+20d+半圆钩半圆钩弯钩端弯钩端20d20d级钢筋级钢筋受压钢筋受压钢筋直端直端20d20d25d25d或者或者(15d+(15d+直钩）直钩）受拉构件钢受拉构件钢筋筋直端直端25d25d25d+25d+直钩直钩弯钩端20d铁路桥和公路桥钢筋最小锚固长度的规范铁路桥和公路桥钢筋最小锚固长度的规范钢筋钢筋种类种类锚固条件锚固条件武广客运专线陆水特大桥武广客运专线陆水特大桥C55C55级级钢筋钢筋受弯及受压构件受弯及受压构件中的受拉钢筋中的受拉钢筋锚于受压区锚于受压区10d+10d+直钩直钩锚于受拉区锚于受拉区20d+20d+半圆钩半圆钩弯起钢筋弯起钢筋伸入受压区长伸入受压区长度不小于度不小于20d20d不设于与纵筋平行的直段，不设于与纵筋平行的直段，端部采用直钩端部采用直钩伸入受压区长伸入受压区长度小于度小于20d20d设于与纵筋平行的长度为设于与纵筋平行的长度为10d10d直段，并加直钩直段，并加直钩锚于受拉区锚于受拉区25d+25d+半圆钩半圆钩级级钢筋钢筋受弯及受压构件受弯及受压构件中的受拉钢筋中的受拉钢筋锚于受压区锚于受压区15d15d锚于受拉区锚于受拉区25d+25d+直钩直钩弯起钢筋弯起钢筋伸入受压区长伸入受压区长度不小于度不小于20d20d不设于与纵筋平行的直段不设于与纵筋平行的直段伸入受压区长伸入受压区长度小于度小于20d20d设于与纵筋平行的长度为设于与纵筋平行的长度为20d20d直段直段锚于受拉区锚于受拉区25d+25d+直钩直钩铁路桥涵规范比公路桥涵规范规定的更细的方面如表铁路桥涵规范比公路桥涵规范规定的更细的方面如表6 6、梗肋处板的有效计算高度、梗肋处板的有效计算高度 铁路桥涵规范比公路桥涵规范规定的桥梁截面的铁路桥涵规范比公路桥涵规范规定的桥梁截面的梗肋处板的有效计算高度如图所示梗肋处板的有效计算高度如图所示 铁路与公路桥梁截面梗肋处板的有效计算高度对比注意：公路桥规中要求当梗肋处坡度注意：公路桥规中要求当梗肋处坡度tantan大于大于1/31/3时，取时，取1/31/37 7、公路与铁路桥活载对比、公路与铁路桥活载对比乌海黄河公路大桥设计荷载乌海黄河公路大桥设计荷载: :公路一级荷载，其计算图示公路一级荷载，其计算图示公路一级车道荷载图公路一级车道荷载的均布荷载标准值为公路一级车道荷载的均布荷载标准值为活载占自重的活载占自重的20%20%左右。左右。武广客运专线陆水特大桥设计荷载武广客运专线陆水特大桥设计荷载: :(1)(1)恒恒 载载一期恒载一期恒载: :重量按设计尺寸计算，混凝土容重按重量按设计尺寸计算，混凝土容重按26.5 kN/m26.5 kN/m3 3 计计二期恒载二期恒载: :按计。按计。(2)(2)基础不均匀沉降基础不均匀沉降 边、中支点基础不均匀沉降按边、中支点基础不均匀沉降按2cm2cm计，并取最不利组合。计，并取最不利组合。(3)(3)活活 载载 铁路客运专线铁路客运专线ZKZK活载，其计算图示如图活载，其计算图示如图铁路客运专线ZK活载图 活载占自重的活载占自重的50.78%50.78%。 综上所述，公路设计活载相比铁路设计活载要综上所述，公路设计活载相比铁路设计活载要大很多，反映到桥梁结构上有一个重要特征，即铁大很多，反映到桥梁结构上有一个重要特征，即铁路桥活载在整个荷载中所占比例高，活载与恒载比路桥活载在整个荷载中所占比例高，活载与恒载比值大加之铁路列车运行对结构刚度要求高，铁路桥值大加之铁路列车运行对结构刚度要求高，铁路桥梁二期恒载也较大，因此铁路桥梁结构设计的技术梁二期恒载也较大，因此铁路桥梁结构设计的技术难度自然更大。难度自然更大。