几内亚西芒杜40t轴重重载铁路专用线列车设计活载选用探讨

铁路列车荷载图示是铁路桥涵设计的重要依据和核心参数。几内亚西芒杜重载铁路专用线运行轴重40 t矿石车,其活载效应超出了我国现行设计规范的规定。为确定适用于本项目的列车活载图示,结合几内亚西芒杜重载铁路专用线的特点,在调查国内外重载铁路列车活载图示以及40 t轴重重载铁路机车及货车现状的基础上,分析对比不同列车荷载图示及40 t轴重矿石车的荷载效应,以及采用不同的活载发展储备系数对本项目投资的影响,得出40 t轴重重载铁路桥梁不宜采用ZH活载(Z=1.5)或Load Model 71(α=1.46)进行设计,可采用1.1倍的实际运营车辆荷载进行设计的结论,建议在制定40 t轴重重载铁路列车活载图示时同步开展40 t轴重重载运输条件下冲击系数的研究。     

蒙西至华中地区铁路煤运通道设计活载选用初探

简要介绍我国重载铁路机车及货车的基本概况、国外重载铁路的轴重标准以及蒙西至华中地区铁路煤运通道的主要运输特点,分析了不同运输方式活载图式的选择不仅取决于本线运营列车活载及其预留发展储备,尚需考虑相关既有线的实际情况的选用原则。通过对周边既有线桥涵的调研,研究了既有线桥涵对不同轴重的适应性,最后通过对不同活载图示、荷载效应及配套规范的使用情况分析,得出了蒙西至华中地区铁路煤运通道宜优先采用ZH活载(Z=1.0)设计,或按UIC71活载(α=1.0)设计,并按中-活载(2005)长大重车检算图式进行相关检算的结论。     

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。     

我国既有铁路桥涵对大轴重货车开行适应性分析

国内外重载运输经验表明,货物列车轴重的增加能够有效提高运输效率,具有较好的经济性.我国既有铁路开行重载货物列车能够有效缓解运输压力,但加大了作用于铁路基础设施上的荷载.通过介绍我国铁路桥梁设计活载标准、货车发展历程,对运行不同轴重货车条件下1~200 m 跨度的桥梁储备量进行对比分析,结合既有研究成果分析了既有桥涵开行大轴重货车需要解决的关键问题,并提出了我国既有线开行的货车轴重和参数建议值.     

40t轴重专用铁路列车荷载图式的制定研究

针对40 t轴重专用铁路制定设计列车荷载图式,研究首先从列车荷载图式和安全储备系数的角度,对重载专用铁路与一般线路的差别进行探讨分析,提出重载专用铁路列车荷载图式的型式以及合理安全储备系数;以现有40 t轴重矿石车为原型,按荷载效应等效的原则将其概化为图式的型式,根据安全储备系数取值建议,将概化图式轴重参数提高10%,形成40 t轴重矿石车列车荷载图式。该图式对于列车的储备在不同跨度范围内较为均衡。同时通过比较荷载效应,掌握图式与国内外现行重载铁路列车荷载图式的差异。     

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。     

山西中南部铁路桥梁设计活载计算参数研究

研究目的:与设计活载相关的计算参数是进行桥梁设计所考虑的主要因素之一。山西中南部铁路通道通行轴重不低于30 t的货物列车,是我国首条通行大轴重货物列车的国家I级干线,其活载效应超出了现行桥梁设计规范的规定,相关的计算参数也不同于现行规范给出的规定。为了满足通行大轴重货物列车铁路桥梁设计的需求,本文在确定了桥梁设计活载图式的基础上,对动力系数、离心力系数、牵引力和制动力系数、横向摇摆力、列车脱轨荷载等活载计算参数的计算方法或取值进行了研究,提出了适用的计算方法或取值。研究结论:(1)动力系数:采用文献[8](前苏联规范)计算;(2)离心力系数:采用《铁路桥涵设计基本规范》中第4.3.6条计算,但离心力的作用位置取轨顶以上2.2 m;(3)制动力或牵引力系数:采用文献[3]推荐的自定义计算办法;(4)横向摇摆力:沿用文献[5](中国规范),为偏于安全计,摇摆力取120 k N;(5)列车脱轨力:按现荷载图式与中-活载图式中均布荷载的比值进行提高,即提高系数为1.2倍;(6)研究成果可直接用于通行大轴重货物列车的铁路桥梁设计。     

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。     

40t轴重专用铁路列车荷载图式的制定研究

针对40吨轴重专用铁路制定设计列车荷载图式,研究首先从列车荷载图式和安全储备系数的角度,对重载专用铁路与一般线路的差别进行了探讨分析,提出了重载专用铁路列车荷载图式的型式以及合理安全储备系数;以现有40t轴重矿石车为原型,按荷载效应等效的原则将其概化为图式的型式,根据安全储备系数取值建议,将概化图式轴重参数提高10%,形成40t轴重矿石车列车荷载图式。该图式对于列车的储备在不同跨度范围内较为均衡。同时通过比较荷载效应,掌握图式与国内外现行重载铁路列车荷载图式的差异。     

重载铁路桥梁设计列车标准活载的研究

充分调查铁路桥梁设计列车标准活载、机车车辆现状。深入研究一些发达国家铁路桥梁设计列车标准活载的发展贮备。针对我国铁路重载运输的发展现状,依据与世界水平相同或相近的发展贮备原则,认为重载运输桥梁设计列车标准活载有必要修订。综合考虑大件运输和冲击系数对活载的影响,归纳出铁路桥梁设计列车标准活载的五条修订原则,并推荐轴重27t和30t两种列车活载标准图式。     

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...     

重载铁路预应力混凝土梁桥设计及经济性分析

针对国内首条重载铁路山西中南部铁路通道工程的建设,结合系列简支T梁和连续梁的工程设计和经济性分析,得出重载预应力混凝土梁桥的合理设计,通过中活载与重载两种荷载模式下常用跨度简支T梁和系列连续梁的设计、研究,对比分析桥梁上部及下部结构的材料用量和延米造价,确定山西中南部铁路通道工程采用的混凝土梁桥线通图,主要结论如下:(1)预应力混凝土梁部设计在活载采用重载列车时,其材料用量提高值小于其承载能力提高值;(2)活载采用重载列车对下部结构的影响比值较小。     

我国既有铁路桥涵对开行大功率机车适应性分析

世界铁路重载运输大多是通过改造既有线和改变运营、养护维修模式来实现的。随着我国客运铁路网的建设和投入运营,通过在既有线路上逐步开行重载列车,或通过更高效的运输组织提高货运量,是我国铁路运输发展的主要方向之一。重载机车作为重载列车的牵引动力,其轴重和功率较普通机车均有相应增加,也相应地增大了作用于线路基础设施上的荷载。本文通过介绍我国铁路桥涵概况和设计活载标准发展历程、大功率机车和货车的技术现状,从既有铁路桥涵竖向和纵向受力性能方面,分析既有线基础设施大功率机车开行的适应性,并提出需要进一步研究的关键问题。     

重载铁路桥梁设计的几点思考

简要介绍重载铁路特点及煤运通道蒙华铁路三荆段自然环境、桥涵分布情况;结合煤运通道重载铁路桥梁设计,从活载标准的选择、桥式、桥型方案的确定、常用跨度简支梁的选型、特殊跨度桥梁设计、桥墩设计等方面阐述重载铁路桥梁设计思路。结合煤运通道城烟特大桥对高桥桥型选择进行综合分析,桥墩设计应结合合理刚度选择、施工、景观等因素综合确定。最后对煤运通道三荆段桥梁设计进行反思和总结。     

铁路列车活载图式

列车活载图式是设计各类铁路工程结构的主要依据。随着铁路牵引动力的发展、运输组织的变化和客运快速化、货运重载化,现行桥梁规范使用的中-活载标准已难以反映列车活载的实际情况和发展,需要修改。根据使全路设计活载图式一致,遵循客运、货运铁路按各自特点作不同规定的原则,提出由基本设计图式和长大重车检算图式组成的中-活载(2005)图式。其基本图式为中间4个集中荷载,两边无限长均布荷载。活载标准分为城际轨道交通、客运专线、客货共线和货运专线四级。增加的长大重车检算图式对有通过长大车要求的桥梁在中跨度范围得到加强。在增加投资较少的前提下,使桥梁安全储备综合指标更加均衡和合理,改善实际结构性能,提高结构的安全度。中-活载(2005)图式和相关规定满足铁路运输当前和远期发展的需要,也满足大型货物车辆运行的需要。     

铁路新活载双孔重载加载方法探讨

铁路活载是铁路桥梁设计的重要荷载,为解决新活载双孔重载加载点计算问题,准确快速求解桥墩双孔重载值,对现有双孔重载加载点判据的科学性进行探讨及理论分析.基于统一的参数化新活载图式,对可能出现的不同梁跨组合划分为5种工况,利用极值求导法,对5种工况分别推导出加载点及双孔重载计算表达式,并利用高铁桥梁常用的3种跨度组合进行测...     

山西中南部铁路(70+3×120+70)m刚构-连续梁设计

山西中南部铁路石岭则蔚汾河特大桥主桥,位于800 m半径的反向曲线上,最大墩高90 m。列车荷载为"中-活载(2005)ZH载"(重载列车)。主桥采用(70+3×120+70)m刚构一连续梁的结构形式。作为国内首条300 kN轴重重载铁路,本桥的设计、施工及运营均对以后的重载铁路桥梁设计有着深远的影响。需要解决高墩大跨结构体系设计中刚度和结构释放温度力协调问题、高墩设计问题、施工线形控制问题、工后残余徐变线形控制等技术难题。结构设计采用Bsas、Midas、Ansys等程序建模进行结构对比分析,各项指标均满足设计要求,并通过动力仿真分析,能满足列车通过时对安全性、舒适性、平稳性的要求。     

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。     

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。     

铁路桥梁设计活载标准修订研究

随着铁路列车牵引动力、运输组织的发展和客运快速化、货运重载化,现行桥梁规范使用的中活载已难以反映列车活载的实际情况和发展规划。通过分析机车车辆和运输组织发展情况,论述修订桥梁活载标准的必要性和紧迫性,在国内外相关研究成果基础上,重点对客货共线铁路桥梁活载图式进行研究,提出城际轨道交通、客运专线、客货共线和货运专线活载分级和相应的图式建议,供活载标准修订参考。