既有铁路钢桁梁的受力行为分析及疲劳评估

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1、既有铁路钢桁梁的受力行为分析及疲劳评估第一章绪论1.1研究背景国民经济的发展带动了交通运输业的繁荣，航空运输、高速公路运输、铁路运输都在不断向前发展。铁路运输在发挥其安全、量大、舒适、方便的优势的同时，也在提高速度以加快货物周转，还要求大幅度的提高列车重量以减少开支和增加收入⑴。近年来铁路科技迅速发展，向着现代化的方向稳步前进，其重要标志就是实现客运列车的高速化和货运列车的重载化。铁路重载运输是利用现代科技，在特定的设备支持下，通过科学的方法改变列车编组，增加列车长度，提高列车轴重，尽可能地发挥铁路运输设施的综合能力，采用新型的大功率内燃或电力机车牵引达到一定重量标准的运输方式。由此充分

2、利用铁路运输的长远距离和不受时间限制的巨大优势，达到改善铁路运输模式，极大地提高运输效率和降低运输成本的目的[1-2]。在对既有铁路进行重载改造时也面临着许多问题。铁科院对我国既有铁路桥梁进行相关试验分析，评估结果显示，我国既有铁路桥梁基本具备幵行轴重25t重载列车的条件[3]。但重载化的实施加重了铁路的负担，对既有线桥梁设备的能力要求增强，使桥梁安全储备削弱，随着运营条件的变化，铁道建筑物表现异常，出现了明桥面钢轨侧磨、桥上晃车、桥墩不均匀下沉、钢析梁预拱度减小、以及支座倾斜偏大等问题，桥梁各种病害和缺陷对运力的制约凸显，严重威胁了桥梁结构和行车运营安全，制约了铁路通道的运能。本文针对

3、新菏线长东黄河大桥下承式连续钢析梁桥的病害情况进行力学分析，长东黄河大桥是新菏铁路黄河上的一座特大桥，当时有亚洲第一长铁路桥的美誉。长东黄河大桥是重要的运煤通道，近年来运输量增大，且大桥出现了桥缴基础不均勾沉降、桥梁辑轴支座在个别情况下倾斜超出规定限值的现象，对桥梁结构的承载力以及正常使用造成了一定的影响。因此本文拟结合下承式连续钢祐梁桥的受力特点，采用有限元软件对结构进行病害模拟，针对以上病害，研究结构力学行为变化规律，然后根据计算结果，判断桥梁在重载列车作用下的行车安全性能。1.2国内外研究现状重载铁路是指长期进行货运重载运输的线路，这些铁路线上的重载运输量的规模能够达到一个特定的标

4、准。在2005年国际重载协会理事会上，对重载铁路的定义做出了明确的规定，要求重在铁路应满足以下标准：列车质量不低于80001；货车轴重达到271及以上[2]。在现代国际铁路运输领域发展中，各铁路大国货物运输运现代化的重要标志就是货运重载化。美国属发展重载运输较早的国家，自20世纪60年代即开始进行重载运输的发展，以联合太平洋铁路公司的重载铁路为例，美国又研究新的重载运输技术，在东北走廊高速铁路上开行轴重301的重载列车；澳大利亚在20世纪60年代开始发展重载运输，通过对既有铁路线进行技术改造，来达到重载运输的目标，还新建重载运输专线，该线上列车编组牵引总重可达2万多t;南非在20世纪70

5、年代末开始采用重载技术，发展较快，开行重载列车的平均牵引重量达到25920t；巴西是铁矿石出产大国，对铁路运输能力的需求促进了重载运输的发展，卡拉奇铁路7Rt30m$:的重载列车，列车编组平均牵引质量390001[2，78]。我国铁路重载运输从20世纪80年代开始发展。1984年，首批组合式重载列车在京秦线等线路上试验开行，为我国重载运输的研究积累了大量的经验。在此基础上，我国第一条开行重载单元货物列车的双线电气化铁路大秦线于1988年完成一期工程后通车。大秦铁路(含部分相邻衔接线路)、朔黄铁路等重载铁路的通车促进了我国重载技术的发展，且均满足国际重载协会2005年的重载铁路新标准。20

6、06年，大秦线上开行2万t组合列车，2008年，大秦铁路全年运量达到了3.4亿吨的目标，在世界铁路重载运输领域创造了又一个新的记录。2010年年底，大秦铁路年运输煤炭突破4亿t。重载列车的开行，提高了铁路运量，缩短了货运周转的时间，大大缓解了繁忙干线运量紧张的局面。第二章既有钢衍梁的工作状态及受力性能分析国民经济的快速发展，带动了各种货物的周转运输，推动了运输业的繁荣发展，同时，也给运输行业带来了压力。铁路运输作为大宗货物远距离运输的主要手段担负着不可推卸的责任，提高铁路运能缓解运输压力，能够极大地促进经济的发展前进。在经济建设中还会遇到一些大型机械设备的转移运输，这些机械设备往往重达几

7、十甚至上百t，选择使用铁路运输时，桥梁就成为主要的制约因素。所以，保证桥梁的安全性能显得尤为重要。长东黄河大桥设计活载为单线中-活载，设计标准和相关规定能够很好地满足当肖pPiiM铁路运输发展的要求能达到大型货物车辆运行前需要Ml。为了提高新荷线运能，在既有线上幵行轴重25t的C80系列车辆，分析在加大车辆轴重状态下，既有钢析梁受力性能的变化。铁路列车的发展方向是重载化，列车轴重会逐渐提高，未来有可能发展到更高轴重的列车，本章以30