30t轴重下朔黄铁路桥涵结构强化技术试验研究

通过调研朔黄铁路桥涵结构的运营现状,分析30t轴重货物列车运营条件下各种跨度桥梁运营活载效应与设计活载效应比值,提出朔黄铁路大轴重重载运输强化改造设计活载图式,开展朔黄铁路30t轴重货车实车综合试验,根据各类桥涵结构特点和试验结果,得出大轴重重载列车对桥涵结构的作用规律。从钢筋混凝土简支梁、普通高度预应力混凝土梁、低高度及超低高度预应力混凝土梁、桥梁支座、钢筋混凝土涵洞及框构桥和墩台基础等方面,分析了大轴重重载运输条件下桥涵结构面临的主要技术问题,研发了预应力碳纤维板强化、辅助梁强化、小跨度桥涵强化等技术,研制了新型重载支座。各强化技术与措施经朔黄铁路工程实施与强化效果验证,可提高桥涵结构承载能力,能满足30t轴重货车运营要求。     

30t轴重下朔黄铁路轨道结构强化技术试验研究

本文针对朔黄铁路开行30t轴重货车时既有轨道的适应性与强化措施等问题,进行了系统的理论与试验研究。采用动力仿真分析与30t轴重货车实车试验相结合的方法,分析30t轴重下轨道结构的适应性。朔黄铁路既有轨道结构能满足大轴重货车近期少量开行的要求,但大轴重货车作用于轨道的动态荷载会明显增加,既有轨道结构面临轨道部件伤损增加、疲劳寿命缩短、小半径曲线稳定性储备不足等问题。根据30t轴重下轨道结构荷载特点,有针对性地开展轨道结构强化措施的研究,重点开展SH-Ⅰ型重载轨枕与SH-Ⅰ型重载扣件、小半径强化措施、75kg/m钢轨移动闪光焊技术、直线钢轨打磨廓面、重载道岔的研发等工作,各强化措施均已在朔黄铁路实施。对朔黄铁路既有轨道结构的强化改造,可全面提升轨道结构等级,能满足30t轴重货车的运营要求。     

基于27t轴重平车的混凝土梁转向架设计研究

随着我国铁路货运重载技术的发展,货车轴重不断提高,27 t轴重的NX80型平车已完成研制和动力学性能试验.同时速度160 km/h和200 km/h的新线建设和既有线改造所需32.6 m预应力混凝土 T型梁质量提升至148 t,既有的桥梁转向架承载能力不足,亟需研究基于27 t轴重平车的预应力混凝土梁转向架以满足运输需...     

山西中南部铁路通道试验段无砟轨道设计

结合30 t轴重无砟轨道结构设计原则,通过不同的试验数据、理论计算等,得到30 t轴重重载无砟轨道设计参数,提出适用于山西中南部铁路通道工程30 t轴重重载铁路隧道内无砟轨道设计方案,并结合既有无砟轨道调研病害情况,提出具体的优化建议措施;优化后的重载无砟轨道试验及开通后运营良好,为试验段重载无砟轨道结构在山西中南部铁路通道隧道内及其他重载铁路的扩大试用奠定了基础。     

基于直接概率积分法的重载铁路RC梁疲劳可靠度分析

既有重载铁路线路运营列车轴重提高会造成钢筋混凝土(RC)梁产生更加严重的疲劳问题,影响桥梁的服役性能。为研究重载铁路RC梁的疲劳可靠度,从概率的角度保障重载铁路桥梁的服役安全,根据重载铁路的运营特点,建立重载铁路RC梁的疲劳功能函数,提出基于直接概率积分法的重载铁路桥梁结构的疲劳可靠度分析方法。以某既有重载铁路跨度为8 m的RC简支板梁为例,分析该重载铁路的不同轴重货运列车的荷载模型,将列车轴重与动力系数作为随机变量,并通过移动荷载法与雨流计数法获取钢筋等效应力幅的概率模型。在此基础之上,结合重载铁路的等效运营谱,对跨度为8 m的RC板梁进行疲劳可靠度评估,并探讨年运量及列车轴重对疲劳可靠度的影响。研究结果表明：直接概率积分法能够高效精确地对重载铁路RC梁进行疲劳可靠度评估。在该重载铁路运营的前20年,疲劳失效概率均小于规范规定的限值。随着重载铁路年运量的提高,RC板梁的疲劳失效概率显著增大。运营列车轴重从23 t增大至25 t对RC板梁的疲劳可靠度影响较小。开行30 t轴重列车会造成RC板梁的疲劳可靠度严重下降,需要加强重载铁路桥梁的养护维修。研究结果可为重载铁路RC桥梁的设计与养护...     

重载铁路跨度12m钢筋混凝土简支T梁静动力适应性分析与试验研究

我国快速发展的经济对铁路运输能力的要求不断提高,既有铁路重载扩能运输改造进程不断推进,随之提高的列车轴重必然会降低既有铁路桥梁的活载储备量,从而导致T梁的整体刚度和耐久性下降。通过对不同跨径桥梁活载储备量的计算分析,进而选取跨度12 m混凝土T梁作为研究对象进行静力适应性分析,对梁体跨中截面主筋应力、梁体跨中截面上翼缘混凝土压应力及梁体跨中底板裂缝宽度进行检算;并且建立动力有限元模型,分析不同列车荷载作用对跨中横向加速度及横向振幅的影响规律,并与试验实测结果进行对比分析。研究结果表明:在270 k N和300 k N轴重重载列车作用下,梁体受拉钢筋最底部主筋应力均超过容许值;结构动力响应随着车辆轴重增大而增大; 12 m跨低高度简支钢筋混凝土梁横向动力适应性优于普通高度简支梁,两者均满足开行大轴重重载货车要求。     

重载铁路小跨度桥梁换梁施工及运营性能测试分析

在既有铁路扩能改造过程中发现中小跨径混凝土桥梁产生了较为严重的病害,通过常规加固技术(如粘贴碳纤维)难以满足长期重载运营要求。以一座跨度为8 m的钢筋混凝土重载铁路桥梁为工程背景,介绍了在役钢筋混凝土梁更换为钢梁的施工过程。通过对换梁改造后的桥梁进行运营性能试验,评价了该桥实际工作状态并检验了换梁效果。研究结果表明:换梁改造后桥梁跨中横向振幅、跨中动挠度动力系数、动应变动力系数远小于规范值;与更换前在役钢筋混凝土梁相比,主梁跨中横向振幅降低率约为74. 6%～85. 2%,桥墩墩顶横向振幅降低率约为11. 1%～50. 0%。     

27t轴重混编货车作用下既有线钢筋混凝土梁受力特性试验研究

我国研究发展27 t轴重通用货车意义重大,不但可满足铁路货运发展的迫切需要,还能使我国铁路货运全面达到国际重载要求。通过在京广线试验区段内选择跨度3.4,6.7,13.06 m钢筋混凝土梁进行实车试验,获得了27 t轴重货车不同装载等级、不同速度级工况下梁体的钢筋应力、混凝土应力、挠度和挠度动力系数,以及应力和挠度与货车邻轴距的关系等实测数据。初步掌握了27 t轴重货车对小跨度钢筋混凝土梁的作用特征,为27 t轴重货车在既有线的试运行提供了技术支撑。针对试验过程中发现的问题和既有线桥涵实际情况,提出了既有线开行27 t轴重货车时需开展的工作建议。     

64m栓焊钢桁梁重载适应性分析及强化对策

根据神华铁路既有路网扩能改造计划,将在朔黄铁路规模化开行2万t重载列车,达到年运量4亿t及以上的生产目标。发展重载运输须研究既有桥梁的重载适应性问题。本文通过对重载列车作用下既有64 m栓焊钢桁梁在承载能力适应性和疲劳累积损伤的分析、计算,提出在轴重30 t列车作用下既有64 m钢桁梁的薄弱环节,并针对薄弱环节进行了强化改造措施研究,提出了强化对策。     

30 t轴重专用敞车技术研究

为研发我国30t轴重重载货车,满足晋中南运煤通道等线路的重载运输发展需要,按照铁道部科技研究开发计划项目《30吨轴重专用敞车技术研究》的要求,在总结我国既有重载提速货车技术基础上,借鉴出口大轴重货车成熟技术及运用经验,完成30t轴重专用敞车及关键技术研究.     

30t轴重重载列车电控空气制动试验研究

长大重载列车的制动技术是重载运输发展的关键问题。文中在瓦日线30t轴重线路和机车车辆技术平台的基础上,对30t轴重重载列车自主化电控空气制动系统进行试验研究,通过长大下坡道的循环操纵及紧急制动等试验,对比分析电控空气系统与既有列车空气制动系统的性能。研究结果表明:自主化ECP制动系统可显著改善30t轴重重载列车纵向动力学性能,缩短列车制动距离,列车的制动能力进一步增强,在长大下坡道的运行安全性得到提高,同时列车的平均运行速度也相应提高。     

75kg/m钢轨12号单开道岔30t轴重货车动力学试验研究

朔黄铁路轴重30 t货车提速试验中对既有75 kg/m钢轨12号单开道岔进行了动态测试,测试内容包括安全性参数、受力、变形和振动,以评估开行30 t重载提速列车对道岔安全性的影响。分析结果表明:重载列车提速会加剧道岔的病害发展,导致使用性能下降,影响运输组织,增加工务养护维修的强度和频度,并针对开行30 t轴重重载列车提出了建议。     

重载铁路C96型30t轴重车辆段工艺适应性设计研究

通过对重载铁路运行的C96型30t轴重新型车辆与25 t轴重以下通用型敞车部件组成、尺寸、材质等方面的对比分析、研究,结合最新检修工艺流程、工装设备配置情况,论述日照南车辆段作为重载铁路车辆段,应以C96型30 t轴重车辆的检修为主,兼顾25 t轴重以下车型的检修。确定新建30 t轴重车辆段总平面布局及检修工艺方案,在工艺设计、工装设备配置上充分考虑30 t轴重车辆检修工艺的适应性,以满足各种车型的检修需求。     

30t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕设计研究

结合我国重载铁路的运营特点,在前期研究成果的基础上,开展了30 t轴重重载铁路混凝土轨枕的设计、试验研究工作,并按照北美铁路工程和维修协会(AREMA)的相关规定进行对比分析。研究结果表明:新型重载轨枕能够满足30 t轴重线路的承载性能要求,同Ⅲ型枕相比,轨下截面正弯矩和中间截面负弯矩承载能力分别提高了18.5%和23.3%;新型重载轨枕能够满足国内标准及AREMA的相关试验要求,且具有较大安全余量,表明其达到北美重载线路用混凝土轨枕的承载水平。     

朔黄铁路重载扩能的路基强度评估

采用轻型动力触探N10试验、地基系数K30试验和弹性波探测等对朔黄重载铁路两个过渡段路基进行加固前后路基状态的检测,结合轴重分别为25t、27t、30t,行车速度分别为80km/h、100km/h共6种不同扩能方案,进行路基动力响应的有限元模拟和拟静力分析,对朔黄铁路重载扩能的路基强度条件进行评估。结果表明,加固前过渡段路基强度和承载力较低,不满足朔黄铁路进一步重载扩能的要求。采用斜向高压旋喷桩加固强化后,路基强度明显提高,加固后的朔黄铁路路基强度能够满足轴重27t、速度100km/h的行车要求,但尚不具备开行30t轴重重载列车的条件。     

40 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕设计研究

我国具有25 t和30 t轴重重载铁路预应力混凝土轨枕的设计和运营经验,但对于40 t轴重重载铁路混凝土轨枕仍缺乏相关技术储备。为配合我国重载铁路"走出去"战略,本文基于对国内外混凝土轨枕设计标准的对比分析,开展了40 t轴重重载轨枕的设计研究。研究结果表明:对于40 t轴重重载铁路典型工况,按照北美地区混凝土轨枕的设计标准计算出的轨下截面正弯矩显著高于按照欧洲和中国标准的计算结果;按照中国混凝土轨枕的设计标准设计完成的40 t轴重重载轨枕轨下截面正弯矩和枕中截面负弯矩承载能力分别为35.6,22.3 kN·m,与适用于25,30 t轴重重载铁路的Ⅲa型、Ⅳa型轨枕相比,该轨枕在质量提高相对不大的情况下,满足设计承载要求。然后按照北美地区轨枕标准的规定进行了一系列室内试验验证,试验结果均满足标准要求。     

30 t轴重钢轨用胶接绝缘接头设计

针对我国近期准备开行的30t轴重货运列车,利用有限元等方法建立适用于30 t轴重特点的轨道部件—30 t轴重钢轨用胶接绝缘接头。计算结果及试验结果表明,新设计的30 t轴重钢轨用胶接绝缘接头的强度、绝缘性能可满足轨道结构的重载化及跨区间无缝线路的应用。     

碳纤维板在重载铁路低高度钢筋混凝土板梁体外预应力加固中的应用研究

迄今,预应力碳纤维板应用于重载铁路钢筋混凝土梁加固改造的实例较少,其加固效果尚需深入研究。本文先阐述了体外预应力加固钢筋混凝土构件的设计思路,又根据现行铁路规范对加固前后梁体的应力、挠度及裂缝宽度进行了检算,并通过试验场内的静载试验验证了预应力碳纤维板加固钢筋混凝土板梁的加固效果。研究结果表明,采用预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁能够显著提高梁体受力性能,在1.2倍ZH荷载作用下能够满足运营要求,该技术可以在重载铁路加固改造中推广应用。     

山西中南部铁路30t轴重75kg/m钢轨重载道岔设计研究

30 t轴重重载运输是货物运输的主要发展方向之一。结合山西中南部铁路的建设,前期研究开发了30 t轴重60 kg/m钢轨12号、18号重载道岔,经在既有线上道试验,总体使用效果良好。但根据目前的相关技术标准,30 t轴重重载线路应使用75 kg/m钢轨,为此有必要研究开发75 kg/m钢轨重载道岔。简要介绍75 kg/m钢轨12号、18号重载道岔的研究设计,包括平面线型及结构设计,通过增大导曲线半径、尖轨加宽技术,设置轨撑、采用镶嵌式合金钢组合辙叉和高锰钢组合辙叉(爆炸硬化)等优化道岔结构设计,经动力学仿真分析研究表明:75 kg/m钢轨重载道岔的结构部件位移及加速度均低于标准限值,并且能够满足行车安全性要求。     

30 t轴重条件下轨道几何不平顺限速管理值研究

结合朔黄铁路开行KM96型30 t轴重重载列车试验,应用车辆-轨道耦合动力学理论和SIMPACK多体动力学软件,建立30 t轴重货车车辆仿真模型,研究不同轨道几何不平顺条件下的列车动力性能以及运营安全性能。基于国内铁路开展的30 t轴重列车动力性能试验,设置高低和轨向2种类型的轨道不平顺,结合现场测试结果对仿真模型进行了验证与优化,进而分析了30 t轴重重载列车在不同不平顺波长下的动力学响应,得出了轨向、高低、三角坑等轨道不平顺指标的敏感波长。研究列车在敏感波长为10 m时,直线、曲线上单项以及逆向复合不平顺条件下的动力学响应,结合30 t轴重列车运行安全性能指标的变化趋势,提出了30 t轴重条件下重载铁路轨道几何不平顺的限速管理值,其中高低26 mm,轨向22 mm,水平26 mm,三角坑18 mm,逆向复合不平顺19 mm。