重載列車對既有線橋梁的影響初探

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1、重載列車對既有線橋梁的影響初探吳?。ǔ啥艰F路局工務(wù)檢測所，四川成都，610082）摘要：隨著列車軸重和列車編組的增加，列車對橋梁結(jié)構(gòu)的靜力、動(dòng)力性能影響加劇。本文針對列車軸重分別為250、280、300、330kN情況下，對常用跨度橋梁簡支梁相對于中活載的彎矩活載系數(shù)和剪力活載系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析。計(jì)算表明：對軸重為250kN列車，其靜力強(qiáng)度滿足中活載設(shè)計(jì)要求；對軸重為300kN列車，跨度不大于32m簡支梁基本上能夠滿足要求。在既有線路開通重載列車，應(yīng)對橋梁承載能力、動(dòng)力性能和耐久性進(jìn)行充分地考慮并采取相應(yīng)對策。關(guān)鍵詞：重載列車

2、；橋梁；安全對策1前言鐵路運(yùn)輸在西南地區(qū)的交通運(yùn)輸體系中占有重要地位，為西南山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。隨著西南地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鐵路運(yùn)能與運(yùn)量的矛盾日趨緊張，提高鐵路運(yùn)能勢在必行。提高鐵路貨物運(yùn)輸能力有三個(gè)途徑：提高列車重量、增加行車密度和提高行車速度。現(xiàn)階段既有線的行車密度已很高，貨物列車行車速度提高的余地又不大，相比之下提高列車重量有著一定潛力。提高貨物列車重量不僅是提高鐵路通過能力的有效措施之一，也是改善鐵路運(yùn)營指標(biāo)和降低運(yùn)輸成本的重要手段。既有線上橋梁數(shù)量及種類多，部分線路建造年代早、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，開行重載列車將對既有線

3、橋梁設(shè)備的靜力及動(dòng)力性能提出較高的要求。如何保證重載下的鐵路運(yùn)輸安全，需要我們做大量的基礎(chǔ)工作。在既有線橋梁中，以常用跨度簡支梁居多，因此本文著重對不同軸重重載下常用跨度簡支梁的影響進(jìn)行分析。2重載運(yùn)輸概述重載鐵路運(yùn)輸因其運(yùn)輸能力大、效率高、運(yùn)輸成本低而受到世界各國鐵路部門的廣泛重視，是鐵路運(yùn)輸規(guī)模經(jīng)濟(jì)和集約化經(jīng)營的典范，已成為許多國家運(yùn)輸大宗貨物最重要運(yùn)輸方式之一。鐵路重載運(yùn)輸就是在一定的鐵路技術(shù)裝備條件下，通過采用大功率內(nèi)燃或電力機(jī)車，擴(kuò)大列車編組長度，提高列車軸重和牽引重量，采用特殊運(yùn)輸和組織方式等措施，使?fàn)恳亓亢洼斔?/p>

4、能力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)輸方式，從而發(fā)揮鐵路集中、大宗、長距離及全天侯的運(yùn)輸優(yōu)勢，達(dá)到增加運(yùn)輸能力、提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本的目的。根據(jù)1986年國際重載協(xié)會(huì)年會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)：列車重量至少達(dá)到5000噸，軸重21噸及-141-以上，單線年運(yùn)量2000萬噸及以上。1994年國際重載協(xié)會(huì)年會(huì)對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂：列車重量至少達(dá)到5000噸，軸重達(dá)到或超過25噸，在至少150公里的線路區(qū)段上單線年運(yùn)量至少達(dá)到2000萬噸。2005年國際重載協(xié)會(huì)修訂的新標(biāo)準(zhǔn)為：列車重量至少達(dá)到8000噸，軸重[1]在27噸及以上，在至少150公里的線路區(qū)段上

5、單線年運(yùn)量至少達(dá)到4000萬噸。從國際重載協(xié)會(huì)對重載列車標(biāo)準(zhǔn)的變化可以看出，提高列車軸重是列車重載發(fā)展的主要方向。目前美國、加拿大、澳大利亞已普遍采用35噸軸重；巴西、澳大利亞已普遍采用30噸軸重；南非、東澳大利亞窄軌鐵路已采用28噸（26噸）軸重；美國環(huán)行線正在進(jìn)行40噸軸重的運(yùn)行試驗(yàn)，年通過質(zhì)量達(dá)125000萬噸。從1984年至今，中國鐵路人在重載運(yùn)輸領(lǐng)域進(jìn)行了不懈的研究與實(shí)踐。目前我國重載線路主要以25噸軸重為主，另外開行30噸軸重重載鐵路也開始建設(shè)。2003年以來，中國鐵路依靠自主創(chuàng)新，研制開發(fā)了大秦線重載運(yùn)輸成套技術(shù)

6、裝備，在大秦線成功開行了萬噸和2萬噸重載列車，建立了具有中國鐵路特點(diǎn)的重載技術(shù)體系，使大秦線運(yùn)量逐年提高到2008年的3.4億噸，2010年的4億噸。目前，國內(nèi)多條干線已開行了5000噸和10000噸列車，在開行重載列車技術(shù)方面進(jìn)行了大膽探索，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。3重載運(yùn)輸對既有線橋梁的影響重載鐵路的發(fā)展，特別是在既有線鐵路開行重載列車，因列車軸重的提高，勢必對既有鐵路橋梁帶來極大的影響。因此在重載作用下，對既有鐵路橋梁的承載能力進(jìn)行適應(yīng)性分析是必要的。3.1靜力影響3.1.1計(jì)算荷載既有線鐵路常用跨度簡支梁大多采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，人

7、行道寬度和道砟厚度對開行重載列車時(shí)按不變化考慮。但鋼軌和枕木將分別更換為75kg/m和Ⅲ型預(yù)應(yīng)力混凝土枕，但這種變化對二期恒載的影響較小，可不考慮。隨著列車軸重的提高，橋梁上的活載變化較大。目前大秦線采用C80列車，列車軸重為250kN，車輛長度為12.0m。根據(jù)鐵道部科學(xué)研究院的相關(guān)研究，對C80重載列車采用的活[2]載圖式如圖1所示。顯然，C80重載單元列車與中活載有一定的差別，因此既有線橋梁開行重載列車需考慮活載變化對橋梁安全的影響。由于目前我國還沒有明確給出重載荷載圖式，根據(jù)國內(nèi)既有科研成果和軸重的變化趨勢，對軸重分別

8、為250、280、300、330kN的荷載進(jìn)行對比，得到各軸重列車對既有線橋梁的影響程度和適用范圍。參照C80重載列車的活載圖式，中間機(jī)車保持不變，貨車除軸重變化外其余均不變，將兩邊無限長的均布荷載按軸重280、300、330kN分別修改為93.4、100、110kN/m。3