小结重物运输对铁路的影响

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一、重载运输对铁路桥涵的影响

以简支梁为例，结合理论分析和有限元仿真计算可以得知，轴重由21t（C64）提高到27t（C80）时，桥梁跨径小于16m时，跨中弯矩及梁端剪力的荷载效率系数存在最大值，并且随着跨径增加呈逐渐减小趋势。跨径从16～24m时荷载效率随跨径呈增加趋势，增幅不大，跨径大于24m后荷载效率系数随跨径增大而增大但增大趋势缓慢。其中桥梁跨度在8～12m区间的荷载效率系数最大值由0．66增加到1．00，暴露出中小跨径混凝土桥梁承载能力不足的问题。

重载运输的荷载效率分析箕踞铁路多为简支梁桥，列车竖向静活载采用“中－活载”。目前重载单元列车轴重已提高到25t，远期计划提高到27t或30t。

二、重载运输对铁路桥涵结构的主要影响

虽然铁路设计规范不考虑冲击力与车速的关系。但从国内外实践证实，动力系数值与行车速度有关。列车速度提高后，不平顺的车轮或轨道产生的冲击力相当可观，不容忽视。重载运输列车轴重由21t提高到25t以上，竖向荷载增大必然导致桥梁的竖向挠度增大。列车横向摇摆力与竖向力成正比关系，竖向荷载增加，横向摇摆力增大，导致桥梁横向振幅过大。重载运输列车轴重的增大引起列车制动力也会增大，使桥梁的纵向振动加剧。

三、重载铁路运输对支座、墩台、基础的影响

重载铁路桥涵常见病害近几年，综合大秦铁路、箕踞铁路重载运营情况，面对运量逐年增加的局面，桥梁陆续出现了诸多病害，主要表现为：小跨度钢筋混凝土并置梁横向刚度不足，梁的横向振动频率偏小、振幅偏大，行车中出现较大晃动。跨度8m的混凝土梁横向和纵向裂缝现象严重，重车线劣化速度加快，动挠度超限。圆形双柱、矩形双柱墩的刚度偏弱，列车作用下发生较大振幅。支座出现多种病害，其中摇轴支座的纵向位移偏大超过规定允许值、定位销剪断现象严重，弧形支座锚拴折断情况时有发生。支座将桥跨结构承受的荷载产生的垂直力及水平力传递到墩台上。随着列车轴重的增加，支座承受的竖向压力、列车摇摆力、列车制动力等都会增加，造成支座位移大、转角超限等病害，影响桥梁结构的伸缩或转动。随着列车轴重提高，车速加快，桥梁横向振动加剧，桥墩承受的动荷载也随之增大，桥墩承受疲劳作用也越为显著，影响到桥墩承载能力。由于受地基、台背后填土、设计与施工方案、路桥结构刚度不协调等因素影响，桥涵过渡段出现不均匀沉降。箕踞铁路桥梁维管难题箕踞铁路是由神华集团、铁道部、河北省三方共同出资修建的合资铁路，合资铁路在运营和维管过程中难免会存在一些问题：公司组织和运行模式尚处在初级阶段，治理结构不完善，需建立长期、合理的运营和维管机制；与大秦线铁路相比，运输规模偏小，需不断通过提高生产技术水平，研发新技术，持续创新，为扩能运输提供有力的技术支撑；后备人才的培养和储备尚显不足，专业技术人员缺失，需通过与高校合作，分期分批进行理论学习，并聘请专家到公司讲授桥梁知识，了解当前重载铁路桥梁维管的先进技术及发展趋势。

作者：张二田 单位：朔黄铁路发展有限责任公司