重载运输条件下铁路钢桁梁桥受力性能及病害整治分析

发布时间：2020-08-23 19:44

【摘要】：重载运输的不断发展,给现役重载铁路桥梁的受力性能提出了更高的要求,钢桁梁桥作用重载运输线路上的重点结构的桥梁,由于列车轴重提高、线路运量增大,必然会导致钢桁梁桥疲劳应力幅增大,疲劳作用次数增多,导致桥梁结构病害,桥梁结构一旦出现病害对结构受力势必产生不利影响。本文以朔黄铁路64m单线钢桁梁桥为研究对象,采用有限元分析、现场测量以及运营性能试验等相关研究手段,对重载运输条件下桥梁结构的受力性能、病害产生原因以及病害对桥梁结构受力等方面内容进行研究,主要研究内容如下:(1)分析计算重载列车荷载作用下64 m单线钢桁梁桥各杆件的受力状态,研究重载运输对结构受力的影响,并按照既有规范对桥梁结构进行了受力检算。(2)采用现场测量的方法,确定了64 m单线钢桁梁支座联结角钢开裂处主要原因是由于支座存在高差导致结构杆件内力过大。(3)采用有限元计算软件Midas Civil建立64 m钢桁梁桥计算模型,采用强制节点位移模拟支座高差,分析了支座高差对桥梁结构杆件内力以及桥梁结构振动特性影响。结果表明,由于支座存在高差导致桥梁结构部分杆件内力明显增加,桥梁结构横向这幅以及横向加速度明显增大,影响行车安全。(4)通过对病害整治前后桥梁结构进行运营性能试验,研究病害对桥梁结构受力影响,对比测试数据发现,支座高差导致桥梁结构杆件受力不均,部分杆件内力增加,且杆件内力分布不均,此外支座高差还导致列车通过时桥梁结构跨中横向振幅、横向加速度超过规范限值要求。病害整治后杆件内力降低,受力均匀,桥跨跨中横向振幅、横向加速度明显降低,病害处置效果明显。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441
【图文】：

.1 桥梁基本情况介绍朔黄铁路南运河特大桥上行线(中心里程 K499+979.3)第 30 孔为 64 m 栓焊承式钢桁梁，桥面系全长 65.24 m，主桁上、下弦杆截面采用焊接 H 形截面，面系采用纵横梁结构，上、下平纵联均为焊接工字形截面，钢支座，固定支座于黄骅港方向。桥墩为圆端形板式桥墩，墩身采用 C25 混凝土浇筑。基础采钻孔桩基础。桥梁正立面图如图 3-1 所示。2013 年 5 月在对该桥进行日常检查过程中，发现固定支座发生了病害，发病害的支座为黄骅方向固定支座处（上行线位置，重车，见图 3-1 所示病害支位置）。病害具体情况为：病害发生在支座垫板与横梁联接节点板之间的联接钢上，联接角钢发生了纵向断裂破坏，裂缝长度纵向贯通，角钢断裂情况如图-2 所示。图 3-2 中显示的是桥上没有列车通过时的情况，此时联接角钢与支座方垫板之间存在空隙，高度约为 2.0 mm。当桥梁有列车通过时，联接角钢向压死，与支座垫板之间没有空隙，紧密贴合。

联接角钢发生了纵向断裂破坏，裂缝长度纵向贯通，角钢断裂情况如图3-2 所示。图 3-2 中显示的是桥上没有列车通过时的情况，此时联接角钢与支座上方垫板之间存在空隙，高度约为 2.0 mm。当桥梁有列车通过时，联接角钢向下压死，与支座垫板之间没有空隙，紧密贴合。图 3-1 桥梁正立面图病害支座

和支座受力增幅明显，轴重从 21t 提高到 30t，相应增量一般均在 44%以上。轴重由 21t 提高到 30t，荷载效率明显增大。荷载效率增大意味着结构安全储备降低，较低的安全储备会影响桥梁结构的运营安全，同时也加剧了桥梁结构病害的出现几率。轴重和运量的增加导致支座受到的冲击和受力明显增大，轴重从 21 t 提高到 30t，支座反力增大 46.9%，结构构件受到了更大的荷载作用，可能会导致支座倾斜、联接板开裂等病害的出现，而运量的急剧增加则会导致支座位置处联接构件应力幅和循环次数大幅提高，疲劳加剧，严重时可引起结构构件的疲劳断裂。3.2.2 钢桁梁线形测量由于施工误差、墩台沉降、荷载长期作用等因素共同作用，既有钢桁梁桥线形与设计存在不同程度的差异。在桥梁支座出现病害以后首要考虑对其线形进行准确测量，分析桥梁是否存在扭转变形而引起结构的附加应力。钢桁梁既有线形测点布置及编号如图 3-3 所示，测点布置在横梁上。钢桁梁桥既有线形测量数据见表 3-2 所示。支座 4 支座 2北侧主桁杆件

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本文编号：2801943