64 m单线下承式钢桁梁重载适应性分析

高静青　金　令　李先婷　韩晓方(中铁工程设计咨询集团有限公司,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单线下承式钢桁梁重载适应性分析

高静青金令李先婷韩晓方(中铁工程设计咨询集团有限公司,北京100055)Analysis of Heavy Duty Adaptability of Through Steel Truss Girder with 64 m Single LineGAO JinqingJIN LingLI XiantinHAN Xiaofang

摘要从强度、刚度、稳定性以及疲劳等几个方面对某线铁路一座既有64 m单线铁路栓焊下承钢桁梁桥开行重载列车的适应性展开相关研究，计算分析大轴重重载列车作用下结构的受力。研究以平面计算为主，空间为辅，计算构件及连接构件的强度、稳定性及疲劳的重载适应性，发现和确定薄弱环节，确定既有钢桁梁桥大轴重运输的适应性，为今后开行大轴重列车提供技术支持和安全保障。

关键词钢桁梁重载平面计算适应性分析

1概况

64 m单线铁路栓焊下承桁梁材质为16Mnq，节间长度为8 m，全桥共计8个节间，桁高11 m，主桁中心距为5.75 m，于1987年设计定型，设计荷载为中-活载。结构简图如图1所示。截面特性如表1所示。

主桁：14.57 kN/m；联结系：2.77 kN/m；桥面系：6.4 kN/m；高强螺栓：0.88 kN/m；桥面人行道、检查设备、桥面重等：11.38 kN/m。每片主桁所受的恒载：p=18 kN/m。

2计算参数

2.1　检算荷载

钢桁梁重载承载能力适应性研究中，检算荷载采用三种荷载图示：(1)中-活载设计荷载图式，(2)中-活载检算荷载图式，(3)重载车辆荷载图式，以对比分析既有钢桁梁在原设计荷载、中-活载检算荷载、重载车辆作用下的受力状态。

(1)中-活载设计荷载

中-活载图式见图2。

(2)中-活载检算荷载

中-活载检算荷载图式见图3。

(3)重载车辆荷载

选取80 t级通用罐车GQ80组成的列车、80t级漏斗车KZ80组成的列车和80t级专用敞车C80组成的列车最不利荷载，分别以上述三种车型进行统一编组(GQ80统一编组(机车+N节车辆)、KZ80统一编组(机车+N节车辆)、C80统一编组(机车+N节车辆))。编组示意见图4～图6。

2.2　动力系数

铁科院针对既有重载列车测试动力系数进行了分析统计，归纳提出适用于货运专线动力系数计算公式

中-活载检算荷载及重载车辆荷载的动力系数采用此公式计算。中-活载的动力系数按照规范取用，钢材应力根据规范进行板厚折减。

2.3　其他系数

风荷载按照《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)中4.4节规定进行计算。桥上有车时，风荷载强度w=1 250 Pa，桥上无车时，风荷载强度w=2 100 Pa。

横向摇摆力取100 kN，作为一个集中荷载，取最不利位置，以水平方向垂直线路中心作用于钢轨顶面。

3计算结果

3.1　平面计算

按照《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2—2005)中4.1.2节规定，为简化计算，可将桥跨结构划分为若干个平面系统来检算各构件。

在不同的检算荷载作用下，主桁杆件、桥面系构件、连接系及主桁挠度的计算结果见表2～表12。(注：重载车辆结果为GQ80、KZ80、C80包络值。)

注：局部稳定根据《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2—2005)第5.3.3条注2规定放宽。

3.2　空间计算

在空间模型中(如图7)分别施加中-活载、检算荷载和GQ80、KZ80、C80的编组车辆荷载，荷载组合作用下钢桁梁杆、构件的受力情况见表13～表16。(注：重载车辆结果为GQ80、KZ80、C80包络值)。

4结果分析及结论

4.1　平面计算与空间计算结果分析

空间计算较平面计算结果略小。对比结果见表17(重载车辆结果为GQ80、KZ80、C80包络值)。

4.2　不同荷载作用下平面计算结果分析

通过对该64 m单线钢桁梁的强度、稳定性及疲劳等方面的计算分析，得出以下结论：

(1)采用平面模型和空间模型两种方式，研究该64 m钢桁梁各构件的受力情况。空间计算较平面计算稍小，采用以平面计算为主、空间计算为辅的方式可行。

(2)从计算结果看，设计活载图式有一定储备，对轴重27 t的车辆进行检算，除个别杆件外，大部分指标满足规范要求。对个别杆件进行加固后，其承载能力可满足运行轴重27 t车辆的需要。

(3)对比计算结果，尤其是检算荷载的特种荷载提高至280 kN的情况下，对影响线长度较短的局部杆件疲劳检算比承载能力检算更容易控制设计。与提速不同，提高轴重使钢梁杆件尤其是直接承受车辆荷载的纵横梁、竖杆应力幅扩大，缩短钢梁疲劳寿命。因此，提高局部受力杆件的疲劳强度是后续加固的重点。

参考文献

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中图分类号：U441+.2

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2015)06-0078-04

作者简介：第一高静青(1965—)，女，教授级高级工程师。

收稿日期：2015-10-22