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。     

大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应研究

研究目的:为研究大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应,本文以30 t大轴重列车和重载铁路线上常用跨度32 m预应力混凝土简支T梁为研究对象,结合现场实测数据,基于多体动力学理论和有限元法建立大轴重列车-轨道-桥梁三维耦合精细化有限元模型,并验证有限元模型的准确性。通过计算大轴重列车作用下桥梁结构的动力响应,分析大轴重列车编组长度、列车轴重、列车运行速度以及桥墩高度等因素对桥梁结构动力响应的影响规律。研究结论:(1)当列车编组数达到6节以后,列车编组数增加仅影响桥梁结构的动力响应持续时间,不会对桥梁结构的动力响应峰值产生影响,在计算长大编组列车通过中小跨度桥梁时可简化为6节编组进行计算;(2)桥梁结构的动力响应与重载列车的轴重有较明显的相关性,桥梁跨中竖向位移和跨中横向位移均随着列车轴重的提高而增加,增幅呈近似线性增加的趋势;桥梁跨中竖向加速度和跨中横向加速度均随着列车轴重的提高而逐渐增加,且增幅越来越大;(3)桥梁结构的动力响应均随着列车运行速度的提高而增加,跨中加速度响应随列车运行速度的提高增幅比跨中位移响应增幅大;(4)桥梁墩高的变化对桥梁结构的竖向动力响应影响较小,而对横向动力响应影响较大;(5)本研究成果可为重载铁路桥梁的设计和既有线铁路桥梁强化改造提供参考。     

大轴重运输条件下小跨度板梁静动力适应性研究

大轴重运输条件下,重载铁路小跨度梁病害损伤频繁出现,致使其承载能力和使用性能逐渐降低,安全与稳定问题日益凸显。为研究常见类型小跨度板梁在大轴重运输条件下的静动力特性,以某重载铁路12.0 m跨度低高度整体式预应力板梁(简称整体梁)和并置式普通钢筋混凝土板梁(简称并置梁)为对象,基于现场试验和数值模拟方法,开展静力性能试验、动力性能试验、承载能力分析和提速、提轴条件下动力适应性分析,探索小跨度低高度板梁在大轴重运输条件下的差异性和适用性。研究结果表明：设计静活载作用下,小跨度并置梁和整体梁均处于弹性工作状态,2种类型板梁荷载-挠度、荷载-应变等关系曲线均呈线性变化,且应变和挠度实测数据均小于理论计算值;相同静力荷载作用下,实测整体梁跨中挠度、应变等关键参数均小于并置梁,整体梁具有更大的刚度和承载能力。正常运营列车和提速、提高轴重列车作用下,整体梁横向和竖向频率分别为27.26 Hz和11.21 Hz,其自振频率较并置梁有大幅提高;同时,相同动力荷载作用下,整体梁跨中横向振幅、横向加速度、竖向振幅、竖向加速度和动力系数较并置梁均有明显降低,整体梁具有更大的横向刚度和整体稳定性,满足35.0...     

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。     

铁路重载运输条件下盖板涵加固技术北大核心

大轴重重载铁路运输以其运能大、效率高、运输成本低等优势,成为大宗货物经济高效的运输方式。本文以铁路盖板涵为研究对象,通过现场调研、计算分析研究了对钢筋混凝土盖板涵采用粘贴钢板、增大截面、局部改建框构、减小跨度、内套框构、置换框构等加固方案的加固效果,提出了大轴重重载铁路运输条件下盖板涵加固技术可选方案。     

铁路重载运输条件下盖板涵加固技术

大轴重重载铁路运输以其运能大、效率高、运输成本低等优势,成为大宗货物经济高效的运输方式。本文以铁路盖板涵为研究对象,通过现场调研、计算分析研究了对钢筋混凝土盖板涵采用粘贴钢板、增大截面、局部改建框构、减小跨度、内套框构、置换框构等加固方案的加固效果,提出了大轴重重载铁路运输条件下盖板涵加固技术可选方案。     

既有铁路桥梁重载改造技术研究与应用

通过对大秦铁路年运量400 Mt条件下桥涵结构的研究,指出我国既有铁路桥涵进行重载改造存在的主要问题,从对典型桥加固改造方案的计算分析结果可以看出,采用合理的强化措施后,我国既有铁路桥涵可以满足重载运输大轴重、高密度、大运量的运营要求.     

朔黄铁路32 m超低高度预应力混凝土简支T梁适应30 t轴重货车加固改造分析

对朔黄铁路跨度32 m超低高度预应力混凝土简支T梁适应轴重30 t及以上重载货车(1.2倍ZH(2010)活载)进行了检算分析,结果表明梁体的竖向刚度和力学性能已不能满足现行铁路规范的要求,需对桥梁进行加固改造。选取顶升预弯辅助钢梁的加固方案,使原混凝土梁和预弯辅助钢梁组成组合结构,在活载作用下二者跨中挠度协调一致,在30 t轴重活载作用下梁体的抗裂性、强度和竖向刚度等各项关键指标均满足现行规范要求,能够达到预期加固效果。     

铁路跨度12m低高度钢筋混凝土板梁桥试验研究

为研究跨度12 m低高度钢筋混凝土板梁桥对开行25 t轴重C80货车的适应性,对朔黄铁路上行线(重车线)上两座12 m低高度混凝土桥梁(西留肖中桥与跨新沧保公路大桥)的动力性能进行了测试与对比分析。研究结果表明:西留肖中桥梁体横向振幅过大的主要原因是未设置横向限位装置;梁体竖向刚度满足使用功能与行车安全要求,竖向刚度的劣化对桥梁梁体结构的使用功能与行车安全影响较小;实测主筋应力小于钢筋疲劳抗力与活载作用下主拉应力增量,梁体在线弹性范围内工作;该类梁体结构可适应25 t轴重C80货车的重载运输要求。     

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.     

大轴重条件下既有铁路桥梁适应性分析及对策研究

为评价既有铁路常见跨度桥梁在大轴重运输条件下,安全储备和适应性,基于我国铁路设计标准和重载运输发展历程的系统总结和分析,采用数值模拟、工程应用实践和试验检测等手段,深入分析不同设计标准、不同跨度条件下,铁路桥梁在21～30 t轴重列车作用下的荷载效应和活载储备量,并结合工程实际开展桥梁结构重载化强化改造技术研究。研究结果表明：随着轴重增加,桥梁结构的荷载效应逐渐增加且活载储备量下降;25 t及以上荷载作用下,按照中-Z和中-活载荷载标准设计的小跨度梁活载储备量最低达到-23.97%,中等及以上跨度桥梁活载储备量最低达到-13.90%,结构安全储备存在一定程度不足;刚度偏低、强度偏小、稳定性偏弱和耐久性较差是既有铁路桥梁结构面临的主要技术问题;通过采用更换、加固、应用新型结构体系等强化改造措施,可整体提高结构承载能力和使用性能,满足大轴重运输要求。     

32t大轴重交流传动机车转向架方案探讨

从世界各国铁路重载运输的发展以及目前现状出发,分析了我国发展大轴重交流传动机车转向架的必要性和可行性。并从大轴重机车转向架的结构、牵引方式、轮对定位方式、一二系的悬挂方式、动力学性能、曲线通过性能和牵引性能进行了分析。得出了在不同条件下的悬挂方式和参数配置,并且对构架强度、轮对结构强度和参数以及轮轨接触应力进行了校核。综合各种分析和论证结果,最后认为设计32 t机车轴重转向架的方案是可行的,并且能够满足铁路重载运输发展的需要。     

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%。     

重载条件下减速器常见问题分析及对策

为满足重载运输需要和大幅提高货运运输效益,我国铁路在既有线上开行的通用货车轴重不断加大,货车轴重提高以后,已经超出既有驼峰设备设计规范及标准,给减速器的维修带来了很大的难度。对既有的减速器在重载条件下的常见问题进行深化分析,为现有减速器适应大轴重重载车辆,保证减速器的性能和可靠性,提供经验。     

新建巴准线桥梁对重载铁路新活载标准适应性研究

新建巴准线是神华集团重载运输铁路网的重要组成部分。在巴准线建设过程中,我国重载铁路新活载标准已经确定,既有活载标准已经不能满足重载运输需要。本文通过比较国内外重载铁路静活载发展储备系数论证了巴准线适应新活载标准中的1.0级ZH活载;通过梁轨一体化分析获得巴准线桥梁重载运输列车纵向力分布规律,据此将桥梁纵向刚度设计标准提升到设计活载的12.5%;采用新老活载标准验算巴准线桥梁结构性能,从而确定设计改进措施;通过施工监控系统地验证了改进设计后巴准线桥梁成桥状态良好。研究成果提升了巴准线承载能力,扩大了运营发展空间。     

64m单线下承式钢桁梁重载适应性分析

从强度、刚度、稳定性以及疲劳等几个方面对某线铁路一座既有64 m单线铁路栓焊下承钢桁梁桥开行重载列车的适应性展开相关研究,计算分析大轴重重载列车作用下结构的受力。研究以平面计算为主,空间为辅,计算构件及连接构件的强度、稳定性及疲劳的重载适应性,发现和确定薄弱环节,确定既有钢桁梁桥大轴重运输的适应性,为今后开行大轴重列车提供技术支持和安全保障。     

重载铁路桥梁动力响应的随机性分析及最大值估计

为评估现有桥梁通行大轴重列车的可行性,基于某重载铁路桥梁的现场试验数据,对不同轴重列车以不同运行速度通过桥梁时桥梁动力响应的随机性进行分析,并且结合3倍标准差原理进行动力响应最大值估计。结果表明:在60~80km·h~(-1)的速度范围内,列车速度对桥梁的竖向挠度和横向振幅影响不大;随着列车速度的提高,桥梁的竖向振幅缓慢增加,而且桥梁跨中的横、竖向强振频率和振动加速度也呈逐渐增大趋势;随着货车轴重的增加,桥梁的竖向挠度呈近似线性增加趋势,振幅和振动加速度也不断增大;25t轴重运营列车引起的桥梁动力响应的概率密度离散程度较大,而试验列车的离散程度较小;在相同列车速度条件下,跨中的横向响应比竖向响应的随机性大,振幅和振动加速度的随机性相当,竖向挠度的随机性最小;对1座孔跨布置为2-24m的低高度预应力混凝土T型简支梁桥的动力响应最大值估计的结果表明,该桥能够通行75km·h~(-1)速度以下的30t轴重列车。     

蒙西至华中地区铁路常用跨度简支梁设计方案比选

为建立重载铁路常用跨度桥梁设计理论和方法,提出重载铁路无声屏障梁和重载铁路设声屏障梁的设计方案。重点对设声屏障整体桥面梁进行了设计研究,设计中综合考虑结构承载力和梁体运输的要求,对桥面布置形式、梁体结构尺寸、混凝土强度等级选用等方面进行了计算分析和研究。计算分析结果表明,设计方案合理,各项设计指标均满足现行规范要求。     

铁路重载运输条件下钢筋混凝土涵洞受力特征试验研究

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土涵洞的静、动力响应。结果表明:30t轴重货车对涵洞的作用效应超过运营列车;大轴重列车通过时,理论上小跨度涵洞的活载储备量明显不足,但实测状态良好涵洞的受力水平较低,仍具备一定的承载潜力;涵洞跨中挠度、钢筋应变与大轴重货车的轴重、邻轴距直接相关,而与列车运行速度、货车长度关系较小;实测涵顶填土厚度大于1.0m的涵洞仍受到活载的竖向冲击作用,但动力系数并未随着货车轴重的增加而明显增加,且实测列车活载在涵顶填土中的扩散范围大于按现行铁路规范计算的结果。需要对铁路涵洞动力系数、荷载分布等的计算理论开展进一步研究,以使其进一步地完善;在既有线上开行大轴重列车之前,应对涵洞进行综合评估,以确定其合理的改造范围。     

重载对铁路轨道结构破坏作用分析

重载铁路运输是国内外货物运输的方向,重载铁路由于大轴重、高密度组合列车的开行,对轨道结构的冲击力及破坏作用较大。根据国内外有关轨道力学、轮轨关系、重载轨道的研究成果,对重载铁路轨道结构的竖向、横向、纵向受力特点进行了全面分析,且根据朔黄铁路现场测试数据,就万吨列车与普通列车对轨道结构的受力影响进行了对比。对轨道结构各组成部件的相互作用力和重载运输对轨道结构破坏作用进行了重点论述,结合朔黄重载铁路工务设备养护维修的实践经验,提出了轨道结构各组成部分在加强与养护维修方面的建议与措施。