小結(jié)重物運輸對鐵路的影響
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以簡支梁為例，結(jié)合理論分析和有限元仿真計算可以得知，軸重由21t（C64）提高到27t（C80）時，橋梁跨徑小于16m時，跨中彎矩及梁端剪力的荷載效率系數(shù)存在最大值，并且隨著跨徑增加呈逐漸減小趨勢。跨徑從16～24m時荷載效率隨跨徑呈增加趨勢，增幅不大，跨徑大于24m后荷載效率系數(shù)隨跨徑增大而增大但增大趨勢緩慢。其中橋梁跨度在8～12m區(qū)間的荷載效率系數(shù)最大值由0．66增加到1．00，暴露出中小跨徑混凝土橋梁承載能力不足的問題。
重載運輸?shù)暮奢d效率分析箕踞鐵路多為簡支梁橋，列車豎向靜活載采用“中－活載”。目前重載單元列車軸重已提高到25t，遠期計劃提高到27t或30t。
二、重載運輸對鐵路橋涵結(jié)構(gòu)的主要影響
雖然鐵路設(shè)計規(guī)范不考慮沖擊力與車速的關(guān)系。但從國內(nèi)外實踐證實，動力系數(shù)值與行車速度有關(guān)。列車速度提高后，不平順的車輪或軌道產(chǎn)生的沖擊力相當(dāng)可觀，不容忽視。重載運輸列車軸重由21t提高到25t以上，豎向荷載增大必然導(dǎo)致橋梁的豎向撓度增大。列車橫向搖擺力與豎向力成正比關(guān)系，豎向荷載增加，橫向搖擺力增大，導(dǎo)致橋梁橫向振幅過大。重載運輸列車軸重的增大引起列車制動力也會增大，使橋梁的縱向振動加劇。
三、重載鐵路運輸對支座、墩臺、基礎(chǔ)的影響
重載鐵路橋涵常見病害近幾年，綜合大秦鐵路、箕踞鐵路重載運營情況，面對運量逐年增加的局面，橋梁陸續(xù)出現(xiàn)了諸多病害，主要表現(xiàn)為：小跨度鋼筋混凝土并置梁橫向剛度不足，梁的橫向振動頻率偏小、振幅偏大，行車中出現(xiàn)較大晃動。跨度8m的混凝土梁橫向和縱向裂縫現(xiàn)象嚴重，重車線劣化速度加快，動撓度超限。圓形雙柱、矩形雙柱墩的剛度偏弱，列車作用下發(fā)生較大振幅。支座出現(xiàn)多種病害，其中搖軸支座的縱向位移偏大超過規(guī)定允許值、定位銷剪斷現(xiàn)象嚴重，弧形支座錨拴折斷情況時有發(fā)生。支座將橋跨結(jié)構(gòu)承受的荷載產(chǎn)生的垂直力及水平力傳遞到墩臺上。隨著列車軸重的增加，支座承受的豎向壓力、列車搖擺力、列車制動力等都會增加，造成支座位移大、轉(zhuǎn)角超限等病害，影響橋梁結(jié)構(gòu)的伸縮或轉(zhuǎn)動。隨著列車軸重提高，車速加快，橋梁橫向振動加劇，橋墩承受的動荷載也隨之增大，橋墩承受疲勞作用也越為顯著，影響到橋墩承載能力。由于受地基、臺背后填土、設(shè)計與施工方案、路橋結(jié)構(gòu)剛度不協(xié)調(diào)等因素影響，橋涵過渡段出現(xiàn)不均勻沉降。箕踞鐵路橋梁維管難題箕踞鐵路是由神華集團、鐵道部、河北省三方共同出資修建的合資鐵路，合資鐵路在運營和維管過程中難免會存在一些問題：公司組織和運行模式尚處在初級階段，治理結(jié)構(gòu)不完善，需建立長期、合理的運營和維管機制；與大秦線鐵路相比，運輸規(guī)模偏小，需不斷通過提高生產(chǎn)技術(shù)水平，研發(fā)新技術(shù)，持續(xù)創(chuàng)新，為擴能運輸提供有力的技術(shù)支撐；后備人才的培養(yǎng)和儲備尚顯不足，專業(yè)技術(shù)人員缺失，需通過與高校合作，分期分批進行理論學(xué)習(xí)，并聘請專家到公司講授橋梁知識，了解當(dāng)前重載鐵路橋梁維管的先進技術(shù)及發(fā)展趨勢。
作者：張二田 單位：朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司