既有重載鐵路橋梁提高軸重適應性研究.pdf

1、國外的研究和實踐經(jīng)驗表明，增大軸重能夠顯著提高運輸效率，重載運輸發(fā)達國家大多是在沒有進行基礎設施大規(guī)模投資的情況下，通過既有線改造采用預防性養(yǎng)護維修體制和完善輪軌管理等措施來實現(xiàn)重載運輸。目前我國比較典型的重載鐵路大秦線和朔黃線主要開行21 t～25t軸重0.5～2萬噸重載列車，年運量大，列車開行密度高，但在養(yǎng)護維修和軸重兩個方面與國外重載鐵路存在較大差距。提高軸重會給既有鐵路橋梁帶來新的挑戰(zhàn)，解決既有橋梁對軸重提高的適應性將成為制約既

2、有重載鐵路運輸發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。本文從重載車輛-有砟軌道-橋梁系統(tǒng)動力分析的角度出發(fā)，以朔黃重載鐵路為工程背景，進行了以下創(chuàng)新研究:
　　(1)將轉(zhuǎn)向架分為搖枕和側(cè)架兩部分，建立車體、搖枕、側(cè)架和輪對等多剛體組成的車輛空間振動分析模型，改進傳統(tǒng)將轉(zhuǎn)向架作為一個整體的車橋耦合分析模型，使其更接近貨車實際模型，可以更好地反映貨車車輛的作用特征;將軌枕和道床視為剛性Euler梁，利用均布線性彈簧和阻尼模擬道砟，建立三層（鋼軌、軌枕和道

3、床）支撐體系的有砟軌道結(jié)構(gòu)空間振動模型;將軌道結(jié)構(gòu)與橋梁結(jié)構(gòu)的相互作用離散成一系列點與點之間的相互作用，軌橋之間采用連續(xù)均布線性彈簧和阻尼連接，考慮軌道系統(tǒng)不平順的影響，建立重載列車-軌道-橋梁系統(tǒng)空間耦合振動分析模型及有限元形式的微分方程。
　　(2)基于提出的重載鐵路橋梁動力學理論分析方法，利用MATLAB及大型有限元軟件ANSYS，開發(fā)重載車輛-有砟軌道-橋梁的三維動力分析仿真軟件HTBS1.0;以朔黃重載鐵路溫塘河特大橋為

4、工程背景，進行營運列車和試驗列車作用下重載鐵路橋梁綜合動力性能現(xiàn)場試驗研究，將試驗研究與理論分析結(jié)果進行對比分析，驗證本文提出的理論分析方法和仿真計算軟件的可靠性。
　　(3)研制基于WIFI+3G的重載鐵路橋梁服役狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)、診斷與報警系統(tǒng)五大部分構(gòu)成，可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡傳輸和在任何有Internet網(wǎng)的地方都能實時觀測重載鐵路橋梁在運營中的動態(tài)行為，并根據(jù)評

5、定指標設置了橋梁各項指標限值，當橋梁某一指標到達或超過限值時，系統(tǒng)將自動報警。
　　(4)基于國內(nèi)外鐵路橋梁的標準和規(guī)范以及最新的研究成果，確定既有重載鐵路橋梁的服役狀態(tài)評定指標，并以朔黃重載鐵路溫塘河特大橋為工程背景，基于理論分析、在線監(jiān)控結(jié)果和試驗結(jié)果，對其服役狀態(tài)進評估，并分析其對提高軸重的適應性。
　　(5)針對朔黃重載鐵路溫塘河特大橋的軸重提高到28t～40t的輔助鋼梁、分離式主梁體外預應力鋼—混凝土組合桁架和自平