高靜青　金　令　李先婷　韓曉方(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京　100055)Analysis of Heavy Duty Adaptability of Through Steel Truss Girder with 64 m Single LineGAO Jinqing　JIN Ling　LI Xiantin　HAN Xiaofang

64 m單線下承式鋼桁梁重載適應(yīng)性分析

高靜青金令李先婷韓曉方(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,北京100055)Analysis of Heavy Duty Adaptability of Through Steel Truss Girder with 64 m Single LineGAO JinqingJIN LingLI XiantinHAN Xiaofang

摘要從強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及疲勞等幾個(gè)方面對(duì)某線鐵路一座既有64 m單線鐵路栓焊下承鋼桁梁橋開行重載列車的適應(yīng)性展開相關(guān)研究，計(jì)算分析大軸重重載列車作用下結(jié)構(gòu)的受力。研究以平面計(jì)算為主，空間為輔，計(jì)算構(gòu)件及連接構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及疲勞的重載適應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)和確定薄弱環(huán)節(jié)，確定既有鋼桁梁橋大軸重運(yùn)輸?shù)倪m應(yīng)性，為今后開行大軸重列車提供技術(shù)支持和安全保障。

關(guān)鍵詞鋼桁梁重載平面計(jì)算適應(yīng)性分析

1概況

64 m單線鐵路栓焊下承桁梁材質(zhì)為16Mnq，節(jié)間長度為8 m，全橋共計(jì)8個(gè)節(jié)間，桁高11 m，主桁中心距為5.75 m，于1987年設(shè)計(jì)定型，設(shè)計(jì)荷載為中-活載。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。截面特性如表1所示。

主桁：14.57 kN/m；聯(lián)結(jié)系：2.77 kN/m；橋面系：6.4 kN/m；高強(qiáng)螺栓：0.88 kN/m；橋面人行道、檢查設(shè)備、橋面重等：11.38 kN/m。每片主桁所受的恒載：p=18 kN/m。

2計(jì)算參數(shù)

2.1　檢算荷載

鋼桁梁重載承載能力適應(yīng)性研究中，檢算荷載采用三種荷載圖示：(1)中-活載設(shè)計(jì)荷載圖式，(2)中-活載檢算荷載圖式，(3)重載車輛荷載圖式，以對(duì)比分析既有鋼桁梁在原設(shè)計(jì)荷載、中-活載檢算荷載、重載車輛作用下的受力狀態(tài)。

(1)中-活載設(shè)計(jì)荷載

中-活載圖式見圖2。

(2)中-活載檢算荷載

中-活載檢算荷載圖式見圖3。

(3)重載車輛荷載

選取80 t級(jí)通用罐車GQ80組成的列車、80t級(jí)漏斗車KZ80組成的列車和80t級(jí)專用敞車C80組成的列車最不利荷載，分別以上述三種車型進(jìn)行統(tǒng)一編組(GQ80統(tǒng)一編組(機(jī)車+N節(jié)車輛)、KZ80統(tǒng)一編組(機(jī)車+N節(jié)車輛)、C80統(tǒng)一編組(機(jī)車+N節(jié)車輛))。編組示意見圖4～圖6。

2.2　動(dòng)力系數(shù)

鐵科院針對(duì)既有重載列車測(cè)試動(dòng)力系數(shù)進(jìn)行了分析統(tǒng)計(jì)，歸納提出適用于貨運(yùn)專線動(dòng)力系數(shù)計(jì)算公式

中-活載檢算荷載及重載車輛荷載的動(dòng)力系數(shù)采用此公式計(jì)算。中-活載的動(dòng)力系數(shù)按照規(guī)范取用，鋼材應(yīng)力根據(jù)規(guī)范進(jìn)行板厚折減。

2.3　其他系數(shù)

風(fēng)荷載按照《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(TB10002.1—2005)中4.4節(jié)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。橋上有車時(shí)，風(fēng)荷載強(qiáng)度w=1 250 Pa，橋上無車時(shí)，風(fēng)荷載強(qiáng)度w=2 100 Pa。

橫向搖擺力取100 kN，作為一個(gè)集中荷載，取最不利位置，以水平方向垂直線路中心作用于鋼軌頂面。

3計(jì)算結(jié)果

3.1　平面計(jì)算

按照《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.2—2005)中4.1.2節(jié)規(guī)定，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將橋跨結(jié)構(gòu)劃分為若干個(gè)平面系統(tǒng)來檢算各構(gòu)件。

在不同的檢算荷載作用下，主桁桿件、橋面系構(gòu)件、連接系及主桁撓度的計(jì)算結(jié)果見表2～表12。(注：重載車輛結(jié)果為GQ80、KZ80、C80包絡(luò)值。)

注：局部穩(wěn)定根據(jù)《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.2—2005)第5.3.3條注2規(guī)定放寬。

3.2　空間計(jì)算

在空間模型中(如圖7)分別施加中-活載、檢算荷載和GQ80、KZ80、C80的編組車輛荷載，荷載組合作用下鋼桁梁桿、構(gòu)件的受力情況見表13～表16。(注：重載車輛結(jié)果為GQ80、KZ80、C80包絡(luò)值)。

4結(jié)果分析及結(jié)論

4.1　平面計(jì)算與空間計(jì)算結(jié)果分析

空間計(jì)算較平面計(jì)算結(jié)果略小。對(duì)比結(jié)果見表17(重載車輛結(jié)果為GQ80、KZ80、C80包絡(luò)值)。

4.2　不同荷載作用下平面計(jì)算結(jié)果分析

通過對(duì)該64 m單線鋼桁梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及疲勞等方面的計(jì)算分析，得出以下結(jié)論：

(1)采用平面模型和空間模型兩種方式，研究該64 m鋼桁梁各構(gòu)件的受力情況?？臻g計(jì)算較平面計(jì)算稍小，采用以平面計(jì)算為主、空間計(jì)算為輔的方式可行。

(2)從計(jì)算結(jié)果看，設(shè)計(jì)活載圖式有一定儲(chǔ)備，對(duì)軸重27 t的車輛進(jìn)行檢算，除個(gè)別桿件外，大部分指標(biāo)滿足規(guī)范要求。對(duì)個(gè)別桿件進(jìn)行加固后，其承載能力可滿足運(yùn)行軸重27 t車輛的需要。

(3)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，尤其是檢算荷載的特種荷載提高至280 kN的情況下，對(duì)影響線長度較短的局部桿件疲勞檢算比承載能力檢算更容易控制設(shè)計(jì)。與提速不同，提高軸重使鋼梁桿件尤其是直接承受車輛荷載的縱橫梁、豎桿應(yīng)力幅擴(kuò)大，縮短鋼梁疲勞壽命。因此，提高局部受力桿件的疲勞強(qiáng)度是后續(xù)加固的重點(diǎn)。

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中圖分類號(hào)：U441+.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7479(2015)06-0078-04

作者簡(jiǎn)介：第一高靜青(1965—)，女，教授級(jí)高級(jí)工程師。

收稿日期：2015-10-22