高速铁路大跨度桥梁结构状态评估的特点.docxVIP

高速铁路大跨度桥梁结构状态评估的特点 在高速铁路线路上,大型桥梁通常是控制性工程结构。在运营中,大型桥梁的安全运营直接关系到整条线路的运营状况。目前,公路桥梁状态评估理论及方法己有很多研究,普速铁路桥梁状态评估已日趋完善,对于高速铁路桥梁状态评估理论,尤其大型或特殊桥梁结构,研究较少。 对于大型公路桥梁,状态评估主要从安全性评估、适用性评估和耐久性评估三方面考虑,其中以安全性评估,即承载能力评估为重点。按照极限状态的观点,安全性评估指对结构破坏的极限状态评估,与结构或构件的极限强度、稳定性能等有关。评估的目的是要弄清楚结构的实际安全储备,以免桥梁在日常使用中发生灾难性的后果。为揭示桥梁的真实承载能力,通常要以结构体系为对象并借助于较为复杂的结构分析模型辅助进行。适用性评估是对桥梁运营状态的评估,与结构或构件在日常荷载作用下的变形、裂缝、振动等有关,主要对桥梁行车条件适应性、桥梁通过能力适应性、桥梁环境适应性三项进行评价。耐久性评估主要是对材料强度和结构或构件损伤的评估,其结果为安全性、适用性评估提供重要信息。 对于普速铁路桥梁,其安全性、耐久性评估这两方面与公路桥梁类同,状态评估的侧重点在于对桥跨结构的运营性能的评定。铁路桥梁应具有足够的竖向刚度及横向刚度,以保证列车以规定的速度通过时桥梁结构不出现剧烈振动,防止车轮脱轨以及保证客车过桥的舒适性。对于普速铁路运营状态的评定可依据《铁路桥梁检定规范》(2004)(以下简称《检规》)及其他相关规范进行。《检规》定义了两个判别值一行车安全限值和通常值,行车安全限值是保证列车以规定的速度安全通过时,桥梁结构必须满足的限值指标,超过此值时,必须采取一定的确保安全的措施。通常值是桥梁在正常运用中的烧度或振幅实测值的上限、频率实测值的下限,桥梁在正常运用过程中,若超过此值,应仔细检查桥梁结构是否存在隐藏的病害,同时调查列车曾否产生异常的激励(车辆装载偏心、车况不良等)。考虑到车一桥之间的輔合作用,车辆的振动状态在一定程度上可反映桥梁的状态。故对特殊结构及代表性桥梁应进行车桥親合动力响应综合分析,其列车运行安全性和平稳性指标应满足现行《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB5599-85)和《铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准》(TB/T 2360-93)的有关规定。《检规》分别从桥跨结构竖向烧跨比、横向振幅、横向自振频率、横向加速度,徵顶横向振幅及桥墩横向自振频率,支座位移等指标的行车安全限值或通常值检算铁路桥跨结构的运营性能。《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中以平稳性指标和平均最大振动加速度对车辆运行的平稳性(旅客乘坐的舒适性)进行评定,车辆运行安全性分别按脱轨系数、轮重减载率、横向力允许限度、倾覆系数等指标评定。 我国高速公路设计速度一般为llCKl20km/h,普速铁路客运专线运行速度为120km/h、160kin/h,最高为200km/h。高速铁路的设计速度均在200km/h以上,多数为300km/h,将来要发展到350km/h。髙速铁路与高速公路、普速铁路的最大区别是运行速度高。由于高速铁路列车运行速度快,由轨道不平顺引起的轮轨动力响应及其对行车安全性、平稳性和乘车舒适性的影响均随行车速度的提高而显著增大,因此要求高速铁路的线路必须具有高平顺性、高稳定性和高可靠性等特点。而桥梁作为轨道的下部结构,主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路,确保运营的安全和乘坐舒适。列车的高速行车对桥梁结构的静、动力性能提出了更高的要求,所以高速铁路桥梁与公路桥梁、普速铁路桥梁的状态评估有显著的差别,一般来说,高速铁路桥梁主要是由刚度而不是强度控制设计,所以尽管高速铁路活载小于普通铁路,但实际应用的高速铁路桥梁,在梁高梁重上均超过普通铁路。 对高速铁路桥梁结构,桥梁刚度、行车安全性及平稳性、乘车舒适性是评估的重点内容,而结构构件的安全性评定也是评估的重要组成部分。因此,各国的规范都规定,在桥梁设计和检定时,要对桥梁的动力性能进行评定,必要时还应进行车桥親合系统振动分析,以使桥梁的动力性能满足列车高速运行安全的要求。