既有重載鐵路橋梁提高軸重適應(yīng)性研究.pdf

1、國外的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，增大軸重能夠顯著提高運(yùn)輸效率，重載運(yùn)輸發(fā)達(dá)國家大多是在沒有進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模投資的情況下，通過既有線改造采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修體制和完善輪軌管理等措施來實(shí)現(xiàn)重載運(yùn)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(yùn)量大，列車開行密度高，但在養(yǎng)護(hù)維修和軸重兩個(gè)方面與國外重載鐵路存在較大差距。提高軸重會(huì)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(yīng)性將成為制約既

2、有重載鐵路運(yùn)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(dòng)力分析的角度出發(fā)，以朔黃重載鐵路為工程背景，進(jìn)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(dòng)分析模型，改進(jìn)傳統(tǒng)將轉(zhuǎn)向架作為一個(gè)整體的車橋耦合分析模型，使其更接近貨車實(shí)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(dòng)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(diǎn)與點(diǎn)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(dòng)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(dòng)力學(xué)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(dòng)力分析仿真軟件HTBS1.0;以朔黃重載鐵路溫塘河特大橋?yàn)?/p>

4、工程背景，進(jìn)行營運(yùn)列車和試驗(yàn)列車作用下重載鐵路橋梁綜合動(dòng)力性能現(xiàn)場試驗(yàn)研究，將試驗(yàn)研究與理論分析結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證本文提出的理論分析方法和仿真計(jì)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(bào)警系統(tǒng)五大部分構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸和在任何有Internet網(wǎng)的地方都能實(shí)時(shí)觀測重載鐵路橋梁在運(yùn)營中的動(dòng)態(tài)行為，并根據(jù)評

5、定指標(biāo)設(shè)置了橋梁各項(xiàng)指標(biāo)限值，當(dāng)橋梁某一指標(biāo)到達(dá)或超過限值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。
　　(4)基于國內(nèi)外鐵路橋梁的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，并以朔黃重載鐵路溫塘河特大橋?yàn)楣こ瘫尘埃诶碚摲治?、在線監(jiān)控結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，對其服役狀態(tài)進(jìn)評估，并分析其對提高軸重的適應(yīng)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(yù)應(yīng)力鋼—混凝土組合桁架和自平