高速铁路简支梁桥徐变及其对轨道平顺性的影响研究

引言

简支梁桥作为高速铁路常见的桥梁形式，广泛应用于大跨度铁路建设中。随着列车长期运行，简支梁桥在承受荷载所产生的徐变效应逐渐影响桥梁和轨道的几何形态，进而影响列车的运行稳定性和舒适性。徐变效应的存在使得桥梁在使用过程中发生变形，导致轨道不平整，增加列车运行的震动与不稳定性。徐变效应的控制成为保证高速铁路安全、平稳运行的关键因素。研究简支梁桥的徐变特性，探索优化设计方案，提升轨道平顺性，对改善高速铁路的运行质量具有重要意义。

一、高速铁路简支梁桥的徐变特性分

（一）简支梁桥的结构特性

简支梁桥由多个简支梁段通过支座连接，其主要特点是两端支撑的简支梁结构，与连续梁桥相比，更容易受到徐变效应的影响。常用材料包括预应力混凝土、钢筋混凝土和钢材，这些材料在不同环境下表现出不同的力学特性【1】。预应力混凝土具有较好的抗拉性能，适合大跨度设计，因此多用于高速铁路中。预应力混凝土简支梁截面长期处于预应力偏心受压状态，易随着时间的推移逐渐产生压缩徐变。压缩徐变变形量下缘最大，向上逐步减小，因而导致梁体向上拱起，即徐变上拱。

（二）徐变效应对桥梁稳定性的影响

徐变效应在简支梁桥的稳定性中起着至关重要的作用。由于简支梁桥设计的简易性，梁体在长期的运行中受多次荷载作用，会发生渐进的徐变。这种效应主要表现为梁体的逐渐变形，导致桥梁的应力分布发生变化，尤其是在桥梁的跨中及支座位置。对于桥梁的纵向变形，徐变效应通常表现为梁体逐渐弯曲，且这一变化随着使用时间的延长而累积。这种变形可能引起梁体的几何形状变化，导致桥梁的平衡发生偏移，从而影响桥梁的受力状态。在桥梁的支座部分，由于受到梁体的长期荷载作用，支座位置也可能发生轻微的沉降或侧向位移，进一步加剧了桥梁的整体变形。而桥梁的稳定性下降可能会导致桥梁的抗震性能下降，增加桥梁出现结构性损坏的风险。因此桥梁设计、施工时，必须考虑到徐变效应对梁体的长期影响，进行合理的优化设计与较好的施工控制，以确保桥梁长期使用中的稳定性和安全性。

二、徐变对轨道平顺性的具体影响机制

（一）梁桥变形对轨道几何形态的影响

简支梁桥在高速铁路中起着承载列车荷载的重要作用，随着时间的推移，简支梁桥的徐变会导致桥梁的跨中和支座处的高度发生变化，无砟轨道直接铺设在桥梁之上，梁面与底座板固结在一起，桥梁的竖向刚度远大于无砟道床的刚度，桥梁徐变的位移将传递到轨道上。具体来说，梁桥的上拱、下沉导致轨道出现波动，使得轨道高低不平，对于长大连续等跨简支梁桥区段，从纵断面上看则存在连续的周期性高低不平顺。另外，简支梁桥的徐变上拱变形会产生梁端转角，使得梁缝处钢轨扣件产生附加力，也不利于轨道的整体稳定。

（二）轨道平顺性与列车运行稳定性的关系

轨道的平顺性直接影响着列车的运行稳定性。平稳的轨道有助于列车顺畅运行，减少震动与噪声，从而提升乘客的舒适性和安全性。而当简支梁桥的徐变效应影响到轨道的几何形态时，轨道平顺性便会受到挑战。轨道不平整时，列车在行驶过程中会经历不规则的上下震动，进而导致列车运行的不稳定，增加了机械设备的磨损，甚至会发生脱轨等严重安全事故【2】。轨道的不平整还会增加列车的能源消耗，尤其是在高速铁路的运行中，列车需要消耗更多的动力来克服轨道的阻力，导致运行成本的增加。为了保证列车的稳定运行，必须采取措施对轨道平顺性进行修复和优化。这包括对桥梁设计的合理性进行改进，选用具有更强抗变形能力的材料，同时在轨道施工和维护过程中，特别要注意控制因桥梁变形引起的轨道几何偏差，从而确保列车运行的平稳性。见表1：

表1：某地高速铁路桥梁徐变效应对轨道平顺性的影响

数据来源：某地高速铁路工程项目监测数据（2024 年）

三、高速铁路简支梁桥的优化设计方案研究（一）结构优化和精准施工对徐变效应的控制

为了有效控制高速铁路简支梁桥的徐变效应， 构优化和精准的施工控制是提升桥梁稳定性和轨道平顺性的关键措施。桥梁设计时，合理选用材 形特性，从而减少徐变效应对桥梁结构的影响【3】。优化支座设计， 性和轨道的几何形状。对于设计跨度较大的简支梁桥，采用双 与变形。除此之外，严格按照设计和施工规范进行模板、钢绞线和混凝土 业，规范梁 适当延长混凝土龄期，避免提前张拉也是控制徐变效应的一个重要环节。

（二）轨道平顺性提升的技术路径

提高轨道平顺性的技术路径可以通过多方面的优化措施来实现。针对简支梁桥的徐变效应，需要在轨道施工时精确控制轨道的铺设工艺，确保轨道的平整度和稳定性。桥梁施工时，应通过严格控制梁桥的变形，采取先进的监测技术，实时跟踪桥梁的变形情况，发现问题及时采取修复措施。对于已经存在变形问题的桥梁，可以采用轨道调整技术，通过调整轨道与桥面板之间的相对位置，恢复轨道的平顺性。现代化的轨道检测技术，如轨道动态检测车检测、惯导绝对测量技术等，可以提供高精度的轨道几何数据，帮助及时发现轨道不平整的问题。在长期运行中，可以通过轨道的精确调整，开展桥梁的动态监测，进一步提升轨道的平顺性和列车的运行稳定性，确保高速铁路的安全性与舒适性。

结语

高速铁路简支梁桥的徐变效应对轨道平顺性产生了重要影响，尤其在长期运营过程中，梁桥的变形会导致轨道几何形态发生变化，进而影响列车的运行稳定性与舒适性。合理设计桥梁结构、选择适当的材料、采取精准的施工工艺，并进行定期监测与维护显得尤为重要。通过优化桥梁设计和现场施工精准的控制，能够有效减缓徐变效应的积累，保障铁路桥梁的长期稳定性与轨道的平顺性，进一步提高高速铁路的运行效率与安全性。

参考文献

[1]李锦华,郭继栅,刘全民.基于移动荷载谱的高速铁路简支梁标准跨度优化[J/OL].铁道科学与工程学报,1-13[2025-09-10].

[2]周旺保,祖凌智,彭东航,等.高速铁路简支梁桥震致轨道几何不平顺速度谱强度量化指标研究[J].铁道学报,2025,47(03):99-108.

[3] 唐鹏, 吕龙, 罗枭. 不同地震作用下铁路简支梁桥轨道结构系统响应研究[J/OL]. 铁道标准设计,1-11[2025-09-10].

作者简介：吴恒吉（1989.12-），男，汉族，湖北武汉人，工程师，硕士，主要从事高速铁路工务设备养护维修及管理。