關(guān)于發(fā)布鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的公告
(工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)2023年第2批)
為適應(yīng)高速鐵路大跨度橋梁建設(shè)需要,優(yōu)化大跨度橋梁軌道鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)鐵路科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和鐵路建設(shè)運(yùn)營(yíng)邁向更高水平,擬對(duì)《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB 10754-2018等3項(xiàng)鐵路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行局部修訂。現(xiàn)公布局部修訂條文,自公布之日起實(shí)施。
一、《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB 10754-2018
(一)修改第17.2.1條。
正文修改為:經(jīng)精調(diào)整理后,無(wú)砟軌道靜態(tài)鋪設(shè)精度應(yīng)符合表17.2.1的規(guī)定。
檢驗(yàn)數(shù)量:施工單位連續(xù)檢測(cè);監(jiān)理單位全部見證檢驗(yàn)。
檢驗(yàn)方法:施工單位采用全站儀及軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x檢測(cè),監(jiān)理單位見證檢驗(yàn)。
(二)修改第17.3.1條。
正文修改為:經(jīng)精調(diào)整理后,有砟軌道靜態(tài)鋪設(shè)精度應(yīng)符合表17.3.1的規(guī)定。
檢驗(yàn)數(shù)量:施工單位連續(xù)檢測(cè);監(jiān)理單位全部見證檢驗(yàn)。
檢驗(yàn)方法:施工單位采用全站儀及軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x檢測(cè);監(jiān)理單位全部見證檢驗(yàn)。
二、《鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范》TB 10082-2017
(一)修改第3.3.1條。
正文修改為:高速鐵路、城際鐵路正線有砟軌道線路靜態(tài)平順度應(yīng)符合表3.3.1的規(guī)定。
(二)修改第3.3.6條。
正文修改為:高速鐵路、城際鐵路正線無(wú)砟軌道線路靜態(tài)平順度應(yīng)符合表3.3.6的規(guī)定。
(三)新增附錄A。
1 新增正文:
附錄A軌道靜態(tài)幾何不平順60m弦中點(diǎn)弦測(cè)值計(jì)算方法
A.0.1本方法適用于計(jì)算200m高通濾波后軌道靜態(tài)幾何不平順60m弦中點(diǎn)弦測(cè)值。
A.0.2高速鐵路大跨度橋梁受溫度變形影響顯著,為保證對(duì)行車有影響的軌道長(zhǎng)波不平順評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性,將波長(zhǎng)200m以上的長(zhǎng)波成分濾除(軌道不平順測(cè)量的采樣距離不應(yīng)大于扣件節(jié)點(diǎn)間距)。設(shè)計(jì)的高通濾波器主要參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 通帶邊界空間頻率為0.005(截止波長(zhǎng)為200m)。
2 在通帶邊界頻率處,通帶衰減不超過(guò)-3dB。
3 在阻帶中至少有24dB/倍頻程的斜率。
4 宜采用巴特沃斯、切比雪夫4階濾波器,濾波器性能如圖
2.新增條文說(shuō)明:
A.0.2說(shuō)明圖A.0.2為典型軌道不平順濾波前后的功率譜對(duì)比,由圖可知,濾波前后200m波長(zhǎng)范圍內(nèi)的功率譜基本重合。
說(shuō)明小于200m的波長(zhǎng)成分沒(méi)有因?yàn)V波而損失。
A.0.3樣例。某橋上線路軌道靜態(tài)高程偏差如說(shuō)明圖A.0.3-1。
經(jīng)200m高通濾波后的軌道高低不平順如說(shuō)明圖A.0.3-2。對(duì)說(shuō)明圖A.0.3-2所示數(shù)據(jù)進(jìn)行60m弦中點(diǎn)弦測(cè)值計(jì)算如說(shuō)明圖A.0.3-3。
三、《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》TB 10621-2014
(一)修改表9.2.1-1。
(二)補(bǔ)充第9.2.1條條文說(shuō)明
補(bǔ)充條文說(shuō)明:
1.大跨度橋梁軌道靜態(tài)高低長(zhǎng)波不平順驗(yàn)收
(1)大跨度橋梁軌道工程驗(yàn)收現(xiàn)狀
大跨度橋梁在溫度、風(fēng)、二期恒載以及施工偏差等因素的綜
合作用下，長(zhǎng)期處于豎向、橫向、縱向、扭轉(zhuǎn)變動(dòng)狀態(tài)中，變形復(fù)雜，尤其垂向變形較大。驗(yàn)收階段軌道鋪設(shè)精度的測(cè)量結(jié)果不僅包含了線路鋪設(shè)精度偏差，也包含了橋梁施工偏差和溫度變形，尤其軌道靜態(tài)高低長(zhǎng)波不平順和軌道高程受橋梁變形影響較大，與路基區(qū)段的線路平順狀態(tài)差別顯著。
(2)國(guó)外高速鐵路高低長(zhǎng)波不平順控制標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)于高速鐵路，各國(guó)都制定了高低長(zhǎng)波不平順控制標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)高速鐵路無(wú)砟軌道采用(300或480a)m基線的矢距差法評(píng)價(jià)，與我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)一致。日本、法國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)等采用基于固定弦長(zhǎng)的中點(diǎn)弦測(cè)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，詳見說(shuō)明表9.2.1-1。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)發(fā)布的《鐵路應(yīng)用軌道幾何質(zhì)量第1部分:軌道幾何及其質(zhì)量描述》ISO23054-1∶2022，規(guī)定軌道不平順的測(cè)量與評(píng)價(jià)可采用弦測(cè)法。
日本長(zhǎng)期采用中點(diǎn)弦測(cè)法進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)不平順管理。新干線軌道長(zhǎng)波高低不平順采用40m弦中點(diǎn)弦測(cè)法評(píng)價(jià)，目前最高運(yùn)營(yíng)速度為320km/h，各鐵路公司或研究機(jī)構(gòu)針對(duì)軌道長(zhǎng)波高低不平順制定了運(yùn)維管理標(biāo)準(zhǔn)，詳見說(shuō)明表9.2.1-2。日本學(xué)者研究表明，40m弦和60m弦中點(diǎn)弦測(cè)法可用于高速鐵路長(zhǎng)波不平順的控制，對(duì)于300km/h及以上高速鐵路，采用60m弦測(cè)法更為合理。
(3)大跨度橋梁軌道靜態(tài)高低長(zhǎng)波不平順評(píng)判指標(biāo)中點(diǎn)弦測(cè)法計(jì)算公式從形式上近似于二階差分，即軌道的二階導(dǎo)，幾何特征上與軌道的曲率直接相關(guān)，而車體加速度主要受
速度和曲率的影響。因此，中點(diǎn)弦測(cè)法計(jì)算出的中點(diǎn)矢距能夠很好的反映車體加速度，我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)精調(diào)作業(yè)也常采用不同弦長(zhǎng)中點(diǎn)弦測(cè)法進(jìn)行控制。
同時(shí)，我國(guó)動(dòng)態(tài)驗(yàn)收高低不平順采用空間曲線評(píng)價(jià)，250km/h速度等級(jí)線路需要管理到70m波長(zhǎng)，300、350km/h速度等級(jí)線路需要管理到120m波長(zhǎng)，為保證線路達(dá)到動(dòng)態(tài)驗(yàn)收要求，采用的弦長(zhǎng)需要涵蓋120m波長(zhǎng)范圍。不同弦長(zhǎng)控制的有效波長(zhǎng)范圍并不相同，其傳遞函數(shù)見說(shuō)明圖9.2.1-1。由該圖可以看出，對(duì)于長(zhǎng)波不平順的控制采用60m弦長(zhǎng)進(jìn)行管理最為合理。
鐵路大跨度橋梁軌道靜態(tài)高低不平順受到橋梁變形的影響，其最長(zhǎng)波長(zhǎng)與橋梁跨度相當(dāng)，可達(dá)千米，但并非所有的波長(zhǎng)均需納入管理，歐盟標(biāo)準(zhǔn)《鐵路應(yīng)用軌道軌道幾何質(zhì)量》EN13848和《鐵路應(yīng)用軌道施工驗(yàn)收》EN13231對(duì)高低不平順的管理波長(zhǎng)為150m，日本新干線對(duì)高低不平順的管理波長(zhǎng)為100m。為確定適合我國(guó)高鐵大跨度橋梁的長(zhǎng)波不平順管理波長(zhǎng)范圍，構(gòu)造波長(zhǎng)40m~300m的連續(xù)余弦波，采用380B型動(dòng)車組、速度350km/h進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明車體加速度受200m及以上波長(zhǎng)影響很小、此外，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析表明，車速180、240和300km/h的三條典型線路實(shí)測(cè)車體加速度中200m及以上波長(zhǎng)成分的頻譜占比最多為0.15%，也證明200m及以上波長(zhǎng)成分對(duì)車體加速度影響很小。不同車速下200m及以上波長(zhǎng)成分在車體加速度中的頻譜占比見說(shuō)明表9.2.1-3，車速300km/h、南京南到蚌埠南的車體加速度頻譜與頻率關(guān)系曲線見說(shuō)明圖9.2.1-2。
此外，為研究200m高通濾波對(duì)大跨橋上軌道靜態(tài)不平順的適應(yīng)性，選取典型橋梁的靜態(tài)高低不平順，分別對(duì)原始不平順和200m高通濾波后的不平順進(jìn)行動(dòng)力仿真分析，分析結(jié)果見說(shuō)明表9.2.1-4。由該表可知，200m濾波對(duì)行車安全性和舒適性的影響很小。
200m以上波長(zhǎng)成分對(duì)車體加速度影響較小，但對(duì)60m弦測(cè)值的影響相對(duì)顯著，滬蘇通、五峰山和裕溪河等特大橋?qū)崪y(cè)靜態(tài)高低不平順濾波前后的60m弦測(cè)值及對(duì)應(yīng)車體垂向加速度見說(shuō)明表9.2.1-5。由說(shuō)明表9.2.1-5可知，濾波對(duì)實(shí)測(cè)靜態(tài)不平順60m弦測(cè)值的影響與季節(jié)和橋式方案相關(guān)，濾波前后60m弦測(cè)值最大相差6mm(五峰山橋)，但濾波對(duì)60m弦測(cè)最大值的位置基本無(wú)影響。綜上，為保證弦測(cè)值分析結(jié)果能夠反映實(shí)際車體加速度，本規(guī)范對(duì)靜態(tài)不平順進(jìn)行200m高通濾波。實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)階段在保證橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，不僅對(duì)結(jié)構(gòu)在荷載下的變形明確了控制限值，也對(duì)溫度、風(fēng)、列車荷載、軌道不平順等因素影響下的行車安全性和舒適性進(jìn)行了動(dòng)力性能評(píng)估，《高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB
10725-2018還對(duì)橋梁絕對(duì)高程偏差和節(jié)段間的相對(duì)高差制定了限值，因此，盡管對(duì)靜態(tài)不平順進(jìn)行了200m高通濾波，但橋梁和軌道的整體變形處于可控狀態(tài)。
基于綜合檢測(cè)車實(shí)測(cè)車體垂向加速度和高低不平順，統(tǒng)計(jì)了250km/h和300km/h條件下60m弦測(cè)值與車體加速度的相關(guān)關(guān)系，仿真分析了350km/h條件下60m弦測(cè)值與車體加速度的相關(guān)關(guān)系，推薦擬合公式如下:
250km/ha=00.063x+0.20
300km/ha=00.080x+0.28
350km/ha=00.097x+0.32
(說(shuō)明式9.2.1)
式中，a為車體垂向加速度，單位m/s2、x為軌面高低不平順的60m弦測(cè)值，單位mm。
《高速鐵路工程動(dòng)態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》規(guī)定車體垂向加速度動(dòng)態(tài)驗(yàn)收限值為1.0m/s2，根據(jù)上述公式，250km/h、300km/h及350km/h速度等級(jí)下相應(yīng)的60m弦測(cè)值分別為12.7mm、9mm和7.01mm。
(4)大跨度橋梁軌道靜態(tài)高低長(zhǎng)波不平順控制標(biāo)準(zhǔn)
結(jié)合我國(guó)大跨度橋梁軌道工程驗(yàn)收，經(jīng)一橋一議開展專題研究提出:贛江、裕溪河、梅溪河、大寧河等特大橋，設(shè)計(jì)速度350km/h，鋪設(shè)無(wú)砟軌道，軌道高低不平順按60m弦中點(diǎn)弦測(cè)法測(cè)量，高低容許偏差7mm、酉水河特大橋，設(shè)計(jì)速度300km/h，有砟軌道固化道床，軌道高低不平順按60m弦中點(diǎn)弦測(cè)法測(cè)量，高低容許偏差8mm、鳊魚洲、椒江、五峰山等特大橋，設(shè)計(jì)速度250km/h，有砟軌道，軌道高低不平順按60m弦中點(diǎn)弦測(cè)法測(cè)量，高低容許偏差10mm。以此標(biāo)準(zhǔn)，各大跨度橋梁均動(dòng)靜態(tài)驗(yàn)收通過(guò)，開通后軌道平順狀態(tài)良好。國(guó)鐵集團(tuán)課題《大跨度橋梁鋪設(shè)無(wú)砟軌道技術(shù)深化研究》(2015G001-G)結(jié)合贛江特大橋提出了軌道長(zhǎng)波靜態(tài)高低不平順采用60m弦容許偏差7mm進(jìn)行驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，并開展了試驗(yàn)監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，軌道服役狀態(tài)滿足要求，結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。該項(xiàng)目按此標(biāo)準(zhǔn)順利通過(guò)驗(yàn)收，并于2019年底正式開通運(yùn)營(yíng)。
2021年底，依托安九鐵路鳊魚洲長(zhǎng)江大橋，完成了60m弦軌道長(zhǎng)波靜態(tài)高低不平順偏差專項(xiàng)試驗(yàn)。該橋梁設(shè)計(jì)速度250km/h，有砟軌道，通過(guò)預(yù)設(shè)軌道60m弦靜態(tài)長(zhǎng)波10mm高低不平順，經(jīng)綜合檢測(cè)列車180km/h~275km/h逐級(jí)提速試驗(yàn)，預(yù)設(shè)不平順區(qū)段的軌道動(dòng)態(tài)(除軌距外)、動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、橋梁動(dòng)力學(xué)響應(yīng)等指標(biāo)均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
2022年7月20日至8月8日進(jìn)行了滬蘇通大橋?qū)ｍ?xiàng)試驗(yàn)，試驗(yàn)車速120km/h~220km/h，車體垂向振動(dòng)加速度最大值為0.065g，輪重減載率最大值0.36。2022年7月14日至7月21日進(jìn)行了五峰山大橋?qū)ｍ?xiàng)試驗(yàn)，試驗(yàn)車速160km/h~275km/h，車體垂向振動(dòng)加速度最大值為0.068g，輪重減載率最大值0.27。車體動(dòng)力學(xué)指標(biāo)均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可認(rèn)為滬蘇通和五峰山橋軌道平順狀態(tài)良好。
在全面總結(jié)上述實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科研試驗(yàn)成果基礎(chǔ)上，系統(tǒng)梳理滬蘇通、五峰山、裕溪河和贛江等高速鐵路大跨度橋梁開通以來(lái)服役現(xiàn)狀，提出高速鐵路大跨度橋梁軌道靜態(tài)高低長(zhǎng)波容許偏差可采用60m弦中點(diǎn)弦測(cè)法測(cè)量，對(duì)于無(wú)砟軌道，250km/h采用10mm，300km/h采用8mm，350km/h采用7mm、對(duì)于有砟軌道，250km/h采用10mm。
2.大跨度橋梁軌道高程偏差驗(yàn)收
為保證線路實(shí)際走向與設(shè)計(jì)縱斷面相符，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定軌道鋪設(shè)高程與設(shè)計(jì)高程的偏差限值為10mm，考慮到橋梁溫度變形并不反映橋梁和線路的施工質(zhì)量，其對(duì)行車性能的影響在設(shè)計(jì)階段均已評(píng)估通過(guò)，且經(jīng)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成的高速鐵路無(wú)砟軌道大跨度橋梁主跨跨徑在300m左右，通過(guò)施工精細(xì)化控制，可以滿足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度下軌面高程與設(shè)計(jì)高程偏差10mm的限值規(guī)定，因此將大跨度橋梁軌道的軌面高程與設(shè)計(jì)高程的偏差規(guī)定為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)溫度條件下的位置偏差。
3.表9.2.1-1中橋上軌道靜態(tài)高低不平順需考慮橋梁溫度變形的影響。
國(guó)家鐵路局
2023年3月9日
相關(guān)鏈接：《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB 10754-2018等3項(xiàng)鐵路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)局部修訂條文
