高速铁路钢桥疲劳评估标准车型研究

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1、2014年7月第7期城市道桥与防洪科技研究331高速铁路钢桥疲劳评估标准车型研究杨鑫炎(中国中铁七局集团第三工程有限公司，陕西咸阳712000)摘要：该文以高速铁路钢桥为研究背景，针对新型动车组车型，对高速铁路钢桥疲劳评估标准车型进行了研究。通过荷载模拟法，考虑列车荷载产生的结构动力效应、列车轴重，以及双线铁路的影响，并统计列车的轴距、车厢数，以及每日列车通过的趟数，根据等效损伤原理得到高铁铁路斜拉桥的典型疲劳车型。同时，给出了铁路双线系数的简化计算表达式。关键词：高速铁路；斜拉桥；疲劳标准车型；双线系数中图分类号：U441~文献标

2、识码：A文章编号：1009—7716(2014)07—033I-03因此，本文以荷载模拟法为基础，重点研究0前言高铁斜拉桥的疲劳评估标准车型，为高速铁路斜铁路桥梁的疲劳寿命评估有其一定的特殊拉桥的疲劳剩余寿命评估奠定基础。性。与公路桥梁的疲劳问题也有一些区别。第1高铁动车组车型参数调查一，铁路列车活载的量值大于公路汽车活载，由纵、横梁组成的桥面系承受较多的加载次数，这车辆荷载主要从三个方面影响结构的疲劳寿导致铁路钢桥的疲劳问题较公路钢桥(多为大跨命，一是车辆轴重，二是车辆轴距，三是车辆振度，加载次数少)突出；第二，铁路桥梁活载的横动

3、。其中车辆的振动影响不是主要方面，为简便向加载位置固定，纵向加载序列也较集中，而公起见，一般通过设置冲击系数来考虑振动影响。路汽车活载的纵横向加载位置都不固定，其位置运用荷载模拟法进行疲劳寿命评估时，需要了解的随机性大；第三，铁路列车荷载的竖向动力作机车车辆的许多参数并适当进行简化。用较大，作用宽度较窄且存在横向摇摆力，其结我国铁路货车车厢按用途分类包括敞车、棚构振动对疲劳的影响较公路桥大。车、平车、罐车等类型，按载重量分类包括30t、分析铁路钢桥疲劳剩余寿命一般按以下三个40t、50t、60t、90t、150t、230t等载重量的

4、货车。步骤进行。首先取近期具有代表性的时间段，进在所有类型的载重货车中，其中用途最广的是载行疲劳损伤的精确分析，获得现阶段的疲劳损伤重量从30t级到60t级的货车，这些货车的普遍特程度，以及损伤发展的详细资料；然后对既有运征为2转向架，4轴，车厢长度6m～18m，自重营历史划分阶段，并用现阶段的疲劳损伤数据模在18t～40t。我国铁路普通客车主要有21型，22拟各个历史阶段的疲劳损伤，以及桥梁结构在未型，25型等，均为2转向架、4轴，总重(计入乘来达到预期寿命前的一段时间内的疲劳损伤；最客)约为货车的一半。客货车车厢结构和荷载间后根

5、据各个阶段的疲劳损伤计算桥梁的剩余寿命距可简化如图1所示。并根据计算结论提出相应的解决办法和措施。目—一车长—————一车长————-一卜—一车长———前，铁路钢桥疲劳寿命评估方法大致有实测法和荷载模拟法。实测法通过一段时间的实测来得到J-JlPlrlJ疲劳荷载谱数据，并根据该数据，利用一些假l一d2—d1d2d1一d2—14-d24d1一d2—d1设，推导未知时段的疲劳荷载，最终计算出结构图1客货车车厢简化示意图(图中P代表轴重。d代表轴距)疲劳剩余寿命。模拟法通过统计一段时间内的列目前我国高速铁路开行的CRH动车组列车有车数量、

6、型号，以及载重等情况，模拟出疲劳荷CRH1、CRH2、CRH3和CRH5等型。CRH1型和载，通过加载得到疲劳荷载谱，用以计算疲劳剩CRH5型动车组为时速200—250km级别，CRH2型余寿命。动车组包括时速200～250km和时速300～350km级收稿日期：2014—03—08别，CRH3型动车组为时速350km级别。CRH1是作者简介：杨鑫炎(1976一)，男，陕西西安人，高级工程师。从较早投入使用的动车组车型，最先与2007年在广事公路、铁路桥梁、隧道、地铁工程施工管理工作。332科技研究城市道桥与防洪2014年7月第7期

7、深线投入使用，但最高运营时速只能达到200或车厢各轴的轴重相等，不考虑荷载偏心对轴重km。CRH2最早在胶济铁路实验运行，此后分别变化的影响；(2)各类典型列车车厢对应轴距相等，在沪杭线、沪宁线、京津城际铁路、合宁铁路、这一方面是因为货车车厢之间的各项轴距，以及京沪及京杭线等投入运营，最高时速达到了300客车车厢间的各项轴距相差不大，另一方面在于km。CRH5主要运营于我国北方尤其是东北地区，可以使后面计算应力最大值和最小值时更方便。已投人运营的有京哈线，秦沈线等，最高运营时采用蒙特卡罗法进行疲劳模拟，货车车厢轴速为250km。CR

8、H3是我国高速铁路客运网主车重的确定步骤如下：型，最高运营时速可达350km，最先在京津城际1IP+(0．90)1，3，⋯⋯L，铁路投入运营，截止到2009年底已有近60列陆续～【P+(O．10)i=2，4，⋯下线投入运营，包括武广客