重载铁路钢桁梁桥受力性能适应性的研究

李新雷

摘 要：铁路是国民经济的大动脉，关系国民经济的发展和人民的出行。因此，国家大力建设铁路工程，铁路工程的规模位居世界前列。为了满足货运需求，在既有的线路上开设重载列车。但是重载列车对桥梁的安全性和可靠性产生不利影响。所以分析重载桥梁的受力性能进行分析，才能确保铁路桥梁的运行安全性。

关键词：重载铁路；刚桁桥梁；受力性能；安全性

我国重载铁路起步的时间晚，上个世纪八十年代才开始发展，但是发展迅速，2006年大秦线2万吨组合列车的在全国的推广，我国重载铁运输也在不断发展。2014年中国铁路总公司在大秦铁路进行牵引重量3万吨的重载列车试验，取得了圆满成功。这是我国铁路重载运输的重大突破。铁路运力和经济效益得到了极大的提高，桥梁作为铁路运输重要的组成部分，在运输过程中，桥梁受到很大的冲击，对桥梁结构造成一定的冲击振动，严重威胁铁路运输的行车安全。所以分析重载铁路钢桁桥梁的受力情况。

一、工程概况

某桥梁工程是一座铁路特大桥，该大桥总投资24167万元，桥梁长度为10282米，是当年建设最长的单线铁路桥。桥梁设计荷载为中级，地震烈度防设为7级。该铁路大桥为4x108米的连续刚桁桥梁，杆件使用梁单元，单元之间用刚性连接。

二、建筑工程整体受力性能适应性分析

（一）竖向扰度分析

为了确保铁路行车的安全，桥梁具有一定的竖向刚度，根据我国《铁路桥梁钢结构设计规范》的相关规定，钢桁梁由静活载引起的竖向扰度，连续桁架梁的边跨不能大于l/900，中跨不能大于l/750，l表示跨的跨长，由此得出钢桁梁的竖向扰度值。f边跨=108/900=0.12m=120mm f中跨=108/750=0144m=144mm.按照普通中-活载和30吨重载列车活载，分别计算各跨的跨中的扰度值，规范限制和普通中-活载下竖向扰度比值是中-活载竖向扰度系数的K（中）fv，30吨重载下和普通中-活载下竖向扰度的增长比为nfv，30吨轴重活载下竖向扰度比值是其发展系数的K（重）fv，具体测试结构见表1：

（二）水平扰度

根据铁路桥梁设计规范要求，桥梁横向变形的计算荷载分别是：横向摇摆力、风荷载、离心力，在计算桥梁的受力性能的时候，要综合分析横向要百利和风力的作用，确保桥梁的水平扰度不能小于梁计算跨度的l/4000，也计算是108/4000=27mm。横向风荷载以及列车横向摇摆力的作用下，可以采取四种荷载组合方式：其一，无车横风与列车摇摆力1，这种结合方式列车摇摆力位于跨中边跨的位置；其二，无车横风与列车摇摆力2，这种组合方式，列车摇摆力与第一种一样；其三，有车横风与列车摇摆力1；其四，有车横风与列车摇摆力。

（三）杆件局部受力性能适应性分析

根据该工程的实际情况，本铁路桥梁的荷载组合方式有：第一，横载+活载（主力1）；第二，横载+活载+列车摇摆力（主力2），其中列车的摇摆力在边跨跨中；第三，制动力+主力1，其中制动力在边跨跨中；第三，横向风力+主力2，其中列车摇摆力在边跨跨中。杆件在桥梁桁架具有重要作用，铁路桥梁设计的时候，要确保杆件的安全性，确保杆件应力符合建筑设计规范要求。本铁路桥梁的杆件使用16Mnq型钢，根据不同的荷载组合方式，桥梁桁架容许应力也不同，要根据工程的实际情况去分析，提高其安全系数。其中荷载组合第一、第二种方式提高系数是1，第三钟组合方式是1.25，第四种方式是1.2。其次在设计的时候，还要考虑到桥梁桁架的运行环境，杆件应力还要确定安全储备系数，容许应力与实际应力的比值就是安全储备系数，对其测试取得的结果见表2。

得出以下结论，普通中-活载与30吨重载列车，桥梁钢桁架各个杆件在各种荷载组合的实际应力必须达到容许应力的要求，也就是应力安全储备系数必须大于1，但是在30吨重载列车作用下，桥梁钢桁架的应力安全储备系数出现了下降，下降率达到了12%-30%，其中斜杆的安全储备系数最小。所以在设计的时候要考虑到这些因素。其次，在计算的时候还要根据疲劳荷载组合计算桥梁的横载与活载，以及列车竖向荷载等等，分析不同荷载下疲劳强度，从而计算各类杆件的疲劳安全储备系数。

三、結语

通过对这特大铁路桥梁的钢桁架受力情况进行分析，得出钢桁架在不同荷载组合条件下的整体受力性能分析、竖向扰度、水平扰度以及局部杆件受力性能、发现30吨重载下钢桁架梁的竖向扰度能够满足桥梁运行需求，杆件局部受力性能在30吨重载列车上，钢桁架杆件在各种荷载组合形式，其应力能够满足桥梁的容许应力，但是应力安全储备系数却下降。所以在设计的时候，一定要根据实际情况，进行测试，确保桥梁运行安全。

参考文献：

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