跨度40m半穿式钢桁梁横向刚度研究与控制

1前言 近年来,随着重载列车的开行和列车速度的提高,沪杭线#78A桥出现横向振幅严重超限.该桥位于松江至石湖荡区间,中心里程为K58+735,为一孔跨度40m的半穿式钢桁梁.设计荷载为中-活载,主桁中心距为5.4m,桁高为5.5m,桥上线路为无缝线路.经检测发现当货列以64km/h通过该桥时,该桥横向最大振幅为11.23mm,超过桥梁<检规>规定的参考限值2.96mm2.8倍,轨道水平加速度达0.22g,故该桥货列限速50km/h,以确保行车安全.     

考虑风屏障影响的大跨度铁路悬索桥横向挠跨比限值研究

为研究风屏障对大跨度铁路悬索桥横向刚度的影响,以某主跨1 060 m的铁路悬索桥为例,采用风洞试验测试车桥系统气动特性,通过改变加劲梁横向截面惯性矩实现不同的横向刚度,采用风-车-桥耦合振动分析方法,研究大跨度铁路悬索桥的横向挠跨比限值,讨论风屏障高度、车速及桥梁跨度的影响,在考虑激励随机性影响的基础上按规范加载条件得到桥梁横向挠跨比限值。结果表明：车速越高,桥梁跨径越小,横向挠跨比限值越严格;在不同跨度和车速条件下,风屏障均可提高横向挠跨比限值,其中设置3.5 m高度风屏障时,横向挠跨比限值可提升约9%,且当车速为200 km/h时,横向挠跨比限值可取为1/1 200。     

铁路钢桥横向刚度限值分析

根据对发生过脱轨事故桥梁的分析,得出桥上列车脱轨的主要原因是桥梁横向刚度不足。多起桥上列车脱轨事故表明:现有铁路钢桥横向刚度限值不能预防列车脱轨,原因是现有桥梁横向刚度限值分析方法不能分析桥上列车走行安全性。基于列车脱轨能量随机分析理论,提出新的铁路桥梁横向刚度限值分析方法。具体步骤是:建立具有安全系数的预防脱轨条件,确定在设计车速下预防脱轨的桥梁横向刚度限值,代入此值检算桥上列车走行平稳性与舒适性。该方法确定的桥梁横向刚度限值既能保证列车平稳舒适运行,又可防止脱轨。运用此方法,制定的提速线32和40 m上承式钢板梁桥的横向刚度限值分别是主梁中心距为2.36和2.55m,提速线3×80连续钢桁梁桥的横向刚度限值是主桁中心距为6.61 m。     

高速列车脉动风作用下车站人行天桥动力性能试验研究

我国高速铁路车站内人行天桥跨越股道连接各站台,当动车组高速通过正线时,列车周围将产生较大的气动力,会对跨越正线上方的人行天桥产生瞬间的推力和吸力,引起天桥结构横向、竖向振动,从而影响旅客通过天桥的舒适性和安全感。本文对国内外人行天桥振动标准进行归纳,分析京沈高速铁路阜新站内跨线人行天桥的自振特性和动车组通过时人行天桥的动力性能,研究人行天桥在脉动风激励作用下的振动特点、振动水平和振动分布规律,为我国高速铁路人行天桥振动舒适度限值的制订提供技术支持。研究结果表明:高速铁路人行天桥竖向振动加速度参考限值为1. 0 m/s2,横向振动加速度参考限值为0. 3 m/s2;列车行车速度大于300 km/h时,天桥跨中桥面中心区域竖向加速度超过参考限值。建议列车速度大于300 km/h时通过增大高速铁路跨线人行天桥竖向刚度、阻尼等方法减小其竖向振动,并采取优化天桥外形、增大天桥高度等方法减小脉动风的影响。     

基于长期监测的车-桥共振分析

以沪昆下行线湘潭湘江特大桥长期监测数据为基础,研究了桥梁应力、振动与客车通行速度的相关性,重点分析了特定速度下的车-桥共振特性。研究结果表明:桥梁横向和竖向均存在明显的共振现象;应力幅值与客车通行速度散点图为单峰形状,客车运行速度在20～40 km/h时应力幅值较大;动力系数随运行速度的增加而增大,但小于安全限值;客车运行速度为35 km/h和50 km/h时,客车的激励频率与桥梁横向1阶自振频率接近,桥梁易发生横向共振,导致桥梁横向振动响应较大,竖向振动幅值随列车运行速度的增加而增大;当客车以25 km/h通过桥梁时,客车激励频率与竖向1阶自振频率接近,桥梁易发生竖向共振,但其竖向振动不明显,应力响应较为显著。建议车辆应尽量避开以上速度通过该桥。     

桥墩横向静力刚度参考限值的研究

200 km/h客货共线铁路的建设在我国刚刚起步,列车的运行速度与常规铁路相比,有了质的变化,列车行驶时安全、舒适和平稳的要求大大加强,在高度较高的桥梁设计中如何满足这些要求,又合理控制工程量是我们应当认真研究的课题,本文通过对遂渝铁路桥梁的动力分析,得出一些桥墩横向静力刚度参考限值确定的初步方法.     

九江长江大桥横向振动测试分析

根据九江长江大桥铁路桥运营性能综合试验中的桥梁横向振动响应测试数据,参考国内外的有关规范标准和研究成果,综合分析了大桥的横向刚度和横向动力性能.结果表明:正桥的横向刚度满足要求,横向动力性能良好,能够保证客、货车安全正常运营.引桥梁体具有足够的横向刚度和自振频率,但桥墩的横向刚度偏低,货车作用下横向振幅偏大,特别是转8A转向架货车达到60 km/h后产生的横向摆振导致桥梁横向振幅超出<铁路桥梁检定规范>的限值.     

兰新铁路客运专线提速动车组动力学问题分析

兰新铁路客运专线地处我国西北地区,高温、严寒和多风沙的自然环境对高速动车组安全可靠运营提出较高的要求。动车组以200 km/h的速度运行时车辆状态良好,当提速至250 km/h后动车组的动力学指标(如构架横向振动加速度和横向平稳性)明显恶化,在局部区段接近相关标准要求限值。文章从车轮磨耗、实际轮轨匹配关系和运用环境角度出发,利用仿真分析和振动测试的方法分析引起车辆动力学性能恶化的原因,并通过改善钢轨廓形、优化悬挂参数和调整车辆运行交路提高车辆横向运行稳定性,解决动车组提速后出现的动力学问题。     

高速铁路无砟轨道桥梁基础变形对行车的影响

研究目的:针对高速铁路无砟轨道桥梁基础(桥墩)变形引起桥上轨道附加不平顺,进而对列车运行产生影响的问题,本文以单元板式无砟轨道系统为对象,分别建立轨道-桥梁上部结构-支座-桥墩数值仿真子模型,以及车辆-轨道耦合动力作用子模型,计算并分析桥墩不同变形模式和量值对高速铁路行车的影响。研究结论:(1)桥墩变形对行车的影响与列车速度有关,列车速度越高,其影响越大;(2)桥墩横向变形对行车的影响大于桥墩沉降所产生的影响,桥墩同时发生沉降和横向变形情况下,行车安全性主要受横向变形的影响;(3)桥梁跨径减小,各行车评价指标增大,尤其当桥墩横向变形大于10 mm的情况下;(4)对于32 m标准跨径桥梁,桥墩沉降不超过20 mm,行车安全性和舒适性指标均未超过限值,但是当桥墩横向变形达到15 mm时,列车高速运行下行车安全性指标已超过限值;(5)该研究结论对高速铁路桥梁基础变形的管理与控制具有一定的指导意义。     

秦沈客运专线常用跨度桥梁的动力分析

铁路列车通过桥梁时将引起枯梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响列车的运行，其中线路的轨道不平顺对列车和桥梁的振动起很大作用，这种相互作用，相互影响的问题就是列车－线路－桥梁耦合振动问题。随着列车速度的提高，桥梁的动力特性和列车运行安全性与舒适性在设计桥梁时必须加以充分考虑。本文160km/h,200km/h,300km/h三种等级的列车数以及对应的轨道不平顺波，综合考虑列车－线路－桥梁的共同作用，全面分析秦沈客运专线设计过程中的62种不同设计方案的桥梁，评价以上桥梁动力特性及列车走行性，为客运专线桥梁设计提供技术依据，其中有27种方案经有关单位审查后在秦沈客运专线中使用。     

土耳其250km/h客货共线铁路缓和曲线长度的确定

研究目的:土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线混跑铁路标准建设,而目前国内尚无时速200 km以上的客运共线铁路标准,本文重点研究时速250 km客货共线铁路不同曲线半径条件下平面缓和曲线长度的合理取值。研究结论:(1)250 km/h客货共线铁路的缓和曲线长度要综合考虑未被平衡的横向加速度时变率和超高时变率;(2)在曲线半径一定时,速度越高,则超高越大;高速列车行车速度一定时,设计超高值是决定缓和曲线长度的主要因素;(3)250 km/h客货共线铁路要同时兼顾高、低速列车的安全性和舒适度,设计超高值较时速250 km的客运专线小,缓和曲线长度较短。     

墩台基坑开挖过程中列车动载对路堤的动变形分析

大量新建桥梁桥墩基坑工程位于铁路路基保护范围以内,使得铁路不可避免地受到基坑开挖的影响,既有铁路的列车动载加剧这种不良影响。在基坑开挖过程中,为了确保邻近铁路的安全,以孙渡特大桥上跨丰洛铁路桥墩施工为背景,通过建立三维有限元数值模型,分析在客车和货车不同速度下邻近既有线的基坑开挖过程中路堤的动变形规律:随着基坑不断向下开挖,路基中心处的竖向动位移和水平向动位移均增大,且水平动位移增长率大于竖向动位移增长率。60 km/h客车和40 km/h货车动荷载下路基中心的竖向最大动位移分别为3.32 mm和3.42 mm,其他情况均大于3.5 mm。最后基于铁路路基动变形3.5 mm的控制标准,提出在基坑开挖过程中客车限速60 km/h和货车限速40 km/h的控制措施可行。     

超大跨度铁路桥梁列车加载长度研究

加载长度对千米级超大跨度桥梁截面尺寸及造价投资起重要作用,需对主跨或主桥联长大于1 km以上的桥梁列车加载长度分析。通过研究,拟找到中-活载及ZK荷载等不同荷载形式下超大跨度桥梁荷载合理加载模式。研究结论:城际铁路及客运专线可按照450 m加载长度加载,普通客货共线铁路及货运专线加载长度根据本线的货车编组情况,可按所设计到发线有效长度作为超大跨度桥梁加载长度;对于主桥联长小于3 km的桥梁,全桥范围内可仅采用1个加载长度加载。     

我国客货共线铁路列车荷载图式深化研究

随着我国高速铁路网建设和投入运营,通过高效利用既有客货共线铁路发展重载运输是铁路货运发展的主要方向之一。既有客货共线铁路是货运网络的主体,由于受既有设计列车荷载标准制约,为避免大范围改造线路基础设施,铁路通用货车宜定位为轴重270 k N、载重800 k N级;新建客货共线铁路桥涵结构应能适应大轴重铁路通用货车的开行要求。根据铁路货运机车和车辆的作用特征、货车每延米重与轴重不同比增长关系等因素,为提高设计列车荷载图式对中小跨度桥涵结构和影响线加载长度短的杆(构)件加载效应,同时避免过大荷载等级系数z的取值,将中-活载(2005)图式中特种荷载集中力量值由250 k N修订为280 k N。     

遂渝铁路时速200km的无线列调系统

新建遂渝铁路的区间中继台方式无线列调系统能否满足200km／h客货共线铁路运营需求是一全新的课题。为保证遂渝铁路无线列调系统的成功实施，从系统选型、设计、施工等几方面，以及高速试验测试的最终数据，阐明区间中继台方式的无线列调系统是如何成功实现200km／h客货共线铁路的无线通信的。     

铁路桥梁承载能力可靠性分析

简述结构可靠度指标计算中心点法和验算点法的基本原理,编制了相应的计算程序。对时速160、200 km客货共线铁路预制预应力混凝土简支T梁和时速250、350 km客运专线铁路预制、现浇预应力混凝土简支箱梁,时速160、200、250 km客货共线铁路和时速120 km重载铁路(Z=1.2)道砟桥面简支钢桁梁,时速250 km客运专线铁路钢-混凝土简支、连续结合梁,时速160 km城际铁路钢管混凝土桁架连续梁等进行了承载能力可靠度指标校准计算,对铁路桥梁承载能力的可靠度指标给出了建议值。     

时速160 km及以上客货共线铁路主要工程标准研究

目前建成的时速200 km的客货共线铁路,在实际运营中一般采用客(动车组)货不见面或降速至160 km/h速度的运营组织方式,因此对于今后类似项目是否还有必要按时速200 km客货共线铁路建设存在一定争议。通过调研、参考在建及运营项目,结合现行规范、标准及实际运营项目运输经验,对时速160 km、时速160 km(预留200 km)、时速200 km三类方案选用的主要技术标准进行详细汇总和对比分析,提出部分研究思路和实施建议,为后续类似项目速度目标值标准选用提供借鉴。研究结论为:项目初期就应结合项目特点、沿线客货运量需求、相邻路网构成、地形地貌等因素对速度目标值方案进行综合比选确定。     

铁路区间路基电缆槽设置方法分析

结合我国现行铁路标准、运营和在建电气化铁路的现状,对200km/h及以下客货共线电气化铁路区间路基常用接触网支柱进行分析归纳,提出电气化铁路区间直线地段标准路基面宽度建议值;对区间路基电缆槽设置的4种方案,进行系统优缺点对比分析;给出路肩设置电缆槽时路基面宽度及加宽值的计算公式,指出了最佳设置方案,并计算出最佳组合设置方案的路基面宽度值,给出I级重型200 km/h及160 km/h铁路路基面设计图式,以期为相关规范标准的修编提供参考。     

对200km／h铁路列车运行控制系统建设中的思考

按“先进、成熟、经济、适用、可靠”的铁路技术发展原则，对近期拟实现200km/h提速的既有线和新建客运专线兼顾货运线路采用符合中国CTCS2级标准的列控系统；时速200km以上客运专线采用兼顾CTCS2级标准的CTCS3列控系统。现对列控方案在具体的建设实施过程中的几个问题提出了思考建议。     

南京长江大桥128 m钢桁梁上列车走行安全性分析

京沪线南京长江大桥128 m简支钢桁梁在提速货物列车通过时,其横向振幅很大,远远超过我国《铁路桥梁检定规范》规定的限值,涉及到该梁上列车走行的安全性。针对这一问题,运用桥上列车脱轨能量随机分析理论,对该梁上列车走行的安全性进行计算和分析,结果表明:当货物列车以不超过80 km/h速度通过该梁时,车桥系统横向振动是稳定的不会脱轨,列车走行安全性有保证。此结论符合现场实际情况,为该桥未采取限速措施提供了充分的理论依据。