高速铁路桥梁的技术特性

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1、高速铁路桥梁的技术特性铁道科学研究院1、高速铁路桥梁课题研究的概况2、高速铁路桥梁活载图式的研究3、日本高速铁路运营十几年后出现的问题4、高速铁路车桥仿真计算中有关列车安全和乘座舒适度的评定标准5、我国高速列车的发展概况6、结论和建议高速铁路桥梁课题研究概况1.1“八五”科技攻关项目，高速铁路线桥隧设计参数选择的研究95年11月―之八：“高速铁路桥梁动力性能研究”（设计速度350km/h，跨度L≤80m）1.1.1高速铁路桥梁荷载的研究：通过对现有国外高速列车荷载对10～80m跨桥梁的荷载效应进行计算分析，综合考虑了高速铁路的运营模式、高速列车的发展和牵引方

2、式，采用可靠的方法概化了高速铁路桥梁设计活载图。1.1.2高速铁路桥梁中动力系数的研究：通过建立高速列车与桥梁竖向相互作用的动力学模型，分析计算了动力分散式（日本）和动力集中式（TGV、ICE）高速列车作用下桥梁的动力效应，分析了多种参数和因素对桥梁动力效应的作用规律，给出了高速列车荷载下桥梁竖向动力系数的计算方法。1.1.3高速铁路桥梁竖向允许挠度的研究：通过桥梁与列车竖向响应的计算结果，根据桥梁动力可靠性，列车乘座舒适度和脱轨安全三方面综合确定高速列车作用下桥梁的竖向允许挠度值。1.1.4高速铁路横向刚度和横向摇摆力的研究：建立桥梁与车辆空间相互作用动力

3、学模型，采用构架人工蛇形波作为激振源，分析计算高速列车与桥梁横向相互作用的动力响应，给出高速列车作用下桥梁所受横向摇摆力及保证列车安全运行时桥梁所需横向刚度。1.1.5高速铁路桥梁墩台横向允许变位值的研究：广泛收集资料给出适用于高速列车运行的合理桥式和桥面系。1.1.6高速列车作用下Lp＝64.0双线下承简支钢桁梁桥的动力响应分析：以广深线石滩大桥实测进行计算分析，着重讨论了100～250km/h时这类桥梁动力响应中的一些特殊问题。1.2“九五”国家重点科技攻关专题，高速铁路线桥结构与技术条件（标准）的研究―96年12月之十“高速铁路中小跨度桥梁竖、横向刚度

4、限值及合理分布的研究”，由铁科院主持，西南交大、长沙铁路学院、上海铁道学院参加（共15人）。1.2.1高速铁路中小跨度桥梁竖向、横向刚度限值及合理分布研究通过对国内外车辆运行安全性与乘座舒适度以及桥梁振动限值标准的比选，确定了相应的各种指标；研究中计算了“九五”攻关兄弟课题中的桥梁截面形式，发现都满足行车要求，在此基础上进行了中小跨度竖向、横向刚度限值的研究，给出了小跨度竖、横向刚度限值。1.2.2列车过桥竖向振动模型试验研究及电算程序验证，在原有模型试验的基础上，按照动力相似原则，制作了1:10的模型梁；通过模型试验得出的有关桥梁冲击系数资料，其基本规律与

5、国外现场试验相似；根据电算程序对模型梁进行了动挠度、动应力和冲击系数计算分析，计算结果与试验基本相符。1.2.3建立桥梁与车辆空间相互作用动力学模型，采用构架人工蛇形波作为激振源，分析计算了高速列车与中小跨度多跨钢筋混凝土箱形梁墩系统的动力响应，给出高速列车作用下保证列车安全平稳运行时桥梁所需的横向刚度。1.3高速铁路桥梁活载图式的研究――1996年12月主持单位铁科院，参加单位专业设计院（14人）分析了国外高速铁路桥梁活载图式的概况，阐述了制定我国高速铁路桥梁活载图式的依据，介绍高速铁路活载图式的研究方法，通过综合分析给出了我国京沪高速铁路桥梁设计的活载图

6、式。2高速铁路桥梁活载图式的研究2.1国外高速铁路活载概况2.2制定高速铁路活载图式的依据2.3高速铁路桥梁活载图式的研究方法2.40.8UIC、0.7UIC、0.6UIC设计活载下的动力系数取值及刚度限值的问题2.5活载图式的检算（详细检算内容见附表）2.6高速铁路桥梁未受载固有频率与动力系数的关系2.7与0.8UIC活载相应的横向摇摆力及离心力。2.8结论和建议3日本高速铁路运营十几年后桥梁出现的问题3.1新干线桥梁设计荷载存在的问题新干线桥梁设计列车荷载是参照既有铁路钢桥规范并经修订后采用的。既有铁路列车为动力集中的KS荷载列，并为客货混跑，客车为P荷

7、载，货车为N荷载，桥梁是按200万次反复荷考虑杆件疲劳问题。新干线为客运专线，轴重仅为16t，并将整编组列车视为“机车集中荷载”，如果改变允许应力强度同时还涉及到恒载问题，那么在短时间内完成此繁锁的工作是不现实的，因此必需找出一个便通的方案，为方便起见不改变允许应力强度，而是将16t荷载乘以1.125的系数作为一定的富裕量，即新干线列车荷载按18t计算，并按2000万次的反复荷载考虑杆件疲劳问题。经过新干线开通后短期运营考验，证明以上设计方案存在问题，有些杆件因承受多次反复应力而发生疲劳损伤，甚至导致在比静应力还低也发生破坏，实践证明还必需重新从改变允许应力

8、强度入手解决疲劳问题，即根据跨度来修正允许应力强度。