重载铁路简支梁桥静动载试验分析

神朔线内桥梁均基于设计活载为原"中-活载"开行25 t轴重C80重载货车,车辆荷载密度超过了原"中-活载"标准中关于车辆均布荷载80 kN/m的规定,梁体安全储备相对降低,且检查发现部分摇轴钢支座纵向位移超限。通过分析现场试验结果,掌握梁体在静动载作用下的工作状态,评估试验结构静动力学性能,并与铁运函〔2004〕120号《铁路桥梁检定规范》的具体要求进行对比,为列车运营提供技术支持。试验结果表明,线路运能增加之后,各项试验指标尚能满足规范要求,当前运营条件下结构处于良好状态。     

铁路超重车安全通过简支梁桥的运输条件

以限制超重车通过的主要桥梁种类——铁路简支梁桥为例,以超重车通过桥梁时的运行活载系数必须小于桥梁的检定承载系数为基本条件,通过调整装载方案、优化车辆编组及限制车辆运行速度3种运输组织措施,降低超重车的运行活载系数,分析各种运输组织措施应满足的要求并推导相关的计算公式。提出铁路超重车安全通过简支梁桥的运输条件:在满足装载基本技术条件的前提下,合理选择车辆并尽量减少货物重心的偏移,以降低超重程度;当超重车的长度小于桥梁跨度时,应使用隔离车将超重车与超重车或机车隔离;隔离车应选用轴距大、轴重小的车辆,并在超重车前后加挂同等数量的隔离车;应限制车辆运行速度,而且超重车重心的横向偏移量和纵向偏移量必须满足相关要求;若调整装载方案、优化车辆编组和限制车辆运行速度等运输组织措施均不能保证超重车安全通过桥梁,则应采取加固桥梁等其他方法。     

30t轴重重载铁路轨道刚度研究

重载铁路轨道的刚度由钢轨、支点间距和轨下支承刚度共同决定,合理的轨道刚度对延长轨道结构的使用寿命、减少现场养护维修工作量、提高线路的经济效益有着重要的实际意义。本文结合大秦线重载铁路扣件弹性垫层的使用情况,探讨了在30 t列车轴重作用下,不同钢轨类型及不同道床支承状态所对应的弹性垫层刚度范围。分析认为:30 t轴重重载铁路轨道宜使用68 kg/m钢轨或75 kg/m钢轨;对于新建重载有砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为120~160 kN/mm;对于既有有砟轨道重载改造线路弹性垫层刚度选取范围为100~140 kN/mm;对于刚性道床重载无砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为40~60 kN/mm。     

重载铁路线下基础技术研究

针对重载铁路从"车辆-轨道-基础系统"匹配与耐久性方面入手,介绍一些重载对轨道工程和路基基础工程的影响因素、存在问题和目前的解决办法,并介绍一个重载铁路路基病害的工程实例和一般铁路提升为重载铁路的加强措施,提出我国重载铁路提高养护能力的途径。     

重载铁路基础现状及技术研究

重载铁路的建设与发展代表着国家的科学技术水平和经济实力，重载运输是一项综合系统工程。涉及路基、桥梁、隧道等基础设施，轨道、机车车辆等设备，及运输管理或安全监控等诸多方面。本文仅从“车辆一轨道一基础系统”匹配与耐久性方面入手，介绍一些重载对轨道工程和路基基础工程的影响因素，和目前的解决办法。     

铁路简支梁桥下部结构加固效果定量评估方法

研究目的:长期以来,铁路部门一般采用频率和振幅等动力指标定性评估桥梁下部结构的加固效果,不能建立与加固设计静力学指标的联系,导致设计和检测工作的脱节。为解决这个难题,本文研究将动力检测模态参数转化为静力设计线刚度指标的优化识别模型修正方法,建立基于线刚度的加固效果定量评估准则和评估流程。研究结论:(1)以实测频率和振型为输入,采用模型修正方法可识别下部结构的线刚度;(2)可以利用识别线刚度提高系数对桥墩的加固效果进行分级;(3)对墩身横、纵向等比例加固时,纵向加固效果更加明显;对桩基础进行加桩处理时,横、纵向加固效果显著;采用地基处理加固方案时,横、纵向的加固效果基本相同;对桩基础进行加桩处理时,加固效果显著;(4)通过对某普速重载铁路桥墩加固前后分别进行现场动力测试,对其加固效果进行了评估,结果表明本文所提方法具有较好的应用效果;(5)该研究成果可为铁路桥梁下部结构养护和维修加固工作提供参考。     

45 t轴重重载铁路扣件系统刚度分析

为分析45 t轴重重载铁路有砟轨道扣件系统刚度合理取值范围,首先,使用钢轨容许应力法及轨道容许变形法分析扣件系统静刚度合理取值范围;然后,建立45 t轴重重载货车-有砟轨道空间耦合动力学模型,以美国五级谱及钢轨焊缝不平顺作为该耦合系统激励,通过分析车轨耦合动力学模型在不同激励、不同动刚度下的动力响应变化,分析扣件系统动刚度合理取值范围。结合钢轨容许应力法及轨道容许变形法,建议扣件系统静刚度范围为200～240 kN/mm;通过综合比较最大轮轨垂向力、最大枕上压力、最大钢轨垂向位移及最大轮重减载率4个评价指标在不同轮轨系统激励及不同扣件系统动刚度下的变化范围,建议扣件系统动刚度范围取240～300 kN/mm。     

33 t轴重重载铁路轨道结构合理刚度研究

现有刚度研究多运用准静态方法进行分析并确定轨道结构的刚度取值范围,而没有考虑轨道刚度对轨道结构动力响应的影响,为改进既有方法,文章以车辆-轨道耦合动力学为基础,建立垂向分析模型,运用Matlab编写动力学仿真计算程序,采用敏感系数法分析轨道结构动力响应对轨道部件刚度变化的敏感度,从而得出轨道结构的合理刚度。以轨道综合动力响应最小建立目标函数,得出33 t轴重货车作用下有砟轨道结构的最优刚度匹配为:扣件刚度120 kN/mm,道床刚度175 kN/mm。     

道岔选型对重载铁路车站通过能力影响的研究

在一定行车条件下,计算不同道岔型号和列车牵引质量对应的列车起停车附加时分、单线铁路运行图周期和双线铁路列车追踪间隔时间,在此基础上计算得到相应条件下重载单、双线铁路车站的通过能力.根据不同道岔型号对车站通过能力影响的分析,对于重载单线铁路车站,在列车牵引质量低于1万t时建议采用9号道岔,当列车牵引质量达到1万t及以上时建议采用12号道岔,仅当列车牵引质量都达到2万t且在场坪条件允许时采用18号道岔;对于重载双线铁路车站,当列车牵引质量在2万t以下时建议采用12号道岔,当列车牵引质量达到2万t且场坪条件允许时建议采用18号道岔.     

重载铁路非等跨简支梁桥上无缝线路纵向力研究

为研究重载铁路非等跨简支梁桥上无缝线路纵向力的分布规律,建立6-32 m+40 m+6-32 m(30 t轴重)重载铁路简支T梁与轨道相互作用有限元模型,与13-32 m简支梁桥相对比,研究温度、竖向活载、列车制动及地震作用下系统的受力和变形特征,探讨非等跨简支梁(40 m简支梁)对系统的影响规律。研究表明,各类荷载作用下,钢轨应力峰值多集中在各简支梁相接处及跨中位置;地震作用下,钢轨和墩底承受着极大的纵向力;非等跨简支梁桥对伸缩力和挠曲力影响较大,将使钢轨伸缩拉应力增大70%、钢轨挠曲应力增大50%、部分桥墩墩顶挠曲力增大50%;非等跨简支梁桥对制动力和地震力影响较小。     

重载铁路路桥过渡段刚度试验及有限元分析

路桥过渡段是重载铁路运输的薄弱环节。结合朔黄铁路170号桥附近路桥过渡段特点,开展了轨道支撑刚度及路基K30现场测试,分析了刚度变化特点;结合路桥过渡段有限元模型,分析了扣件刚度、基床表层刚度、填料刚度对线路动力响应的影响。研究结果显示,170号桥西路基上下行线刚度达不到90MPa控制指标要求,桥西侧路基是加强的重点;为减小基床表层动位移和加速度,基床表层刚度应高于150MPa,填料刚度应高于150MPa。     

重载铁路道岔区轨道刚度的分布及均匀化

针对重载铁路道岔区因轨道刚度分布不均匀而造成的轮轨动力冲击作用过大的问题,运用MIDAS软件建立75kg·m~(-1)钢轨12号固定辙叉道岔全长范围内的三维全尺寸有限元模型,研究道岔区全长范围内轨道整体刚度的分布。结果表明:道岔区里轨刚度的最大值为285kN·mm~(-1),较区间线路轨道刚度最大相差165kN·mm~(-1);道岔区基本轨刚度最大值为178kN·mm~(-1),较区间线路轨道刚度最大相差57kN·mm~(-1)。为实现岔区轨道刚度的均匀化,提出调整铁垫板下长大胶垫刚度的技术解决方案。现场试验表明,该方案可以使道岔区的里轨刚度最大降低约17%,基本轨刚度最大降低约16%,实现岔区的轨道刚度基本与区间线路的轨道刚度在同一水平上,基本消除了道岔区的轨道固有刚度不平顺,有效减少了轮轨动力作用。     

重载铁路盐渍土路基中土工布使用寿命评估

研究目的:欲使土工布大规模地应用于工程,对其寿命的影响需进一步研究。针对土工布多为出厂预期寿命,缺乏工程最关心的现场使用寿命判定依据,且国内、外研究成果不多,本文通过现场和室内研究,以期确定其使用寿命并获得土工布保护技术,为重载铁路路基中土工布使用设计与施工提供参考。研究结论:(1)结合现场埋置土工布跟踪分析,初步估计盐渍土路基中两布一膜土工布现场使用寿命在80年以内;(2)两布一膜土工布的老化因素影响程度由大到小依次为紫外线、高拉应力、盐池水、海水等;(3)基于现场取样试验和运营线路调查分析,建议工程抽检周期为10年;(4)该研究成果可为盐渍土铁路、公路和民航工程的设计与施工提供依据。     

重载铁路应急救援能力评估体系研究

根据重载铁路应急救援现状和特点,从应急救援的制度预案、机制建设、队伍建设、物资装备4个方面构建了重载铁路应急救援能力评估体系,并分解为20项2级评估指标,部分2级评估指标还可进一步细化为24项3级评估指标;应用构建的重载铁路应急救援能力评估体系,分层次科学评估重载铁路某站段既有应急救援能力状况,验证评估体系的合理性;针...     

32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度

针对以往轨道刚度计算方法只能得出轨下垫板静刚度的取值范围或下限值,而不能确定轨道整体刚度的问题,运用大型轮轨动力学软件NUCARS建立32.5t轴重货车—轨道系统耦合动力学模型,采用动力敏感系数分析方法,通过分析轨道结构各种部件刚度组合情况下的车辆、轨道系统动力特性,研究32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度。结果表明:钢轨垂向位移、道床压力和垫板压力对垫板刚度较为敏感;轨枕垂向位移、轨枕垂向加速度、道床压力对道床刚度较为敏感;以轨道动力特性的综合效应最小为目标建立目标函数,筛选得出32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道结构的部件刚度最优匹配方案是轨下垫板刚度为140kN·mm-1,道床刚度为150kN·mm-1;最优部件刚度匹配方案所对应的轨道结构整体刚度为82kN·mm-1。     

既有重载铁路路基检测试验与状态评估

研究目的:针对朔黄重载铁路四个典型病害路基工点,进行压实度K、含水率、直剪、N_(10)、K_(30)、E_(v2)和E_(vd)等检测试验,系统地评价路基的压实状况、变形性能和承载力特性。针对既有铁路路基检测试验可行性和代表性问题,忽略新建时碾压产生的残余应力和列车荷载反复作用的影响,建立平面应变有限元模型,分析路基的初始应力状态,为既有路基检测试验检测点代表性问题和室内动三轴试验围压的确定提供参考意见。研究结论:(1)朔黄重载铁路四个典型病害路基工点的压实状况、变形性能和承载力特性不能满足规范的要求,需要进行加固处理;(2)路基的初始应力状态非常复杂,忽略施工碾压和列车荷载在路基中产生应力的影响,距离路基中心线5.5~6.0 m,深0.6~1.2m范围的土体处于K_0状态;(3)进行路基填料室内动三轴实验时,实验加载参数的确定需考虑路基的初始应力状态;(4)该结论可为铁路路基的检测和状态评估提供参考。     

重载铁路12号固定辙叉道岔轨道刚度变化分布研究

本文通过建立重载12号固定辙叉道岔整体有限元分析模型,计算了岔区轨道刚度的分布特征。研究结果表明:道岔区轨道刚度不平顺问题较为严重,基本轨刚度转辙器区要大于连接部分和辙叉区,里轨刚度辙叉区最大,转辙器次之,连接部分最小。     

通过控制轮轨摩擦降低重载铁路轮轨作用力的研究

神朔铁路的万吨列车运营已经常态化,运量逐年增加,列车与钢轨之间的横向作用力越来越大,车辆和轨道结构有加速损伤的趋势,给运营安全带来隐患。为了从根源上解决神朔铁路轮轨作用力大的问题,引入了通过控制轮轨摩擦来优化轮轨接触界面的新技术,并开展了试验验证。测试结果表明:采用摩擦控制技术之后,轮对横向力C64降低约42%～46%,C70降低约25%～35%,C80降低约37%～43%;脱轨系数C64外轨、内轨分别降低约20%,29%,C70外轨、内轨分别降低约29%,35%,C80外轨、内轨分别降低约14%,23%。     

铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥参数影响研究

以铁路简支梁桥桥墩的抗震为研究对象,采用铅芯橡胶支座,考虑土—基础相互作用,建立了铁路简支隔震桥梁的非线性分析模型,研究了在三类场地Long Beach波作用下,减隔震支座参数变化对隔震桥梁动力响应的影响规律。