23 t軸重貨車條件下鐵路路橋過渡段動(dòng)力性能分析

徐建威 柴金飛

（1.中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司工務(wù)部，呼和浩特 010050；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081）

對錦赤鐵路朝陽北至錦州段鐵路路橋過渡段進(jìn)行23 t 軸重貨車條件下實(shí)車運(yùn)行測試，分析貨物試驗(yàn)列車以速度30，40，50，60，70，80，88 km/h 通過時(shí)路橋過渡段的受力、變形以及振動(dòng)特性，評價(jià)23 t軸重貨車條件下鐵路路橋過渡段動(dòng)力性能的工程適應(yīng)性和設(shè)計(jì)合理性，為其養(yǎng)護(hù)維修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［1-8］。

1 動(dòng)力性能現(xiàn)場測試方法

對錦赤鐵路朝陽北至錦州段鐵路路橋過渡段進(jìn)行貨物列車準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定、路橋過渡段動(dòng)力性能測試，采用的貨物試驗(yàn)列車編組為機(jī)車DF8B+15輛C70重車+15輛C70空車+機(jī)車DF8B。

路橋過渡段動(dòng)力性能現(xiàn)場測試主要技術(shù)設(shè)備（圖1）及系統(tǒng)包含：①動(dòng)應(yīng)力測試模塊，土壓力傳感器+數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。②動(dòng)變形測試模塊，高精度位移計(jì)+數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。③振動(dòng)加速度測試模塊，振動(dòng)加速度傳感器+數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。主要測試內(nèi)容包括路橋過渡段基床動(dòng)荷載、動(dòng)變形和振動(dòng)加速度。

圖1 路橋過渡段傳感器布置示意

根據(jù)鐵建設(shè)〔2008〕133 號《客貨共線鐵路工程竣工驗(yàn)收動(dòng)態(tài)檢測指導(dǎo)意見》6.2.2 條，路橋過渡段動(dòng)力性能評判標(biāo)準(zhǔn)為：①路基動(dòng)荷載最大值不得大于測試均值的2倍或通常情況測試值。②路基動(dòng)變形最大值不得大于測試均值的2倍或通常情況測試值。③路基振動(dòng)加速度最大值不得大于測試均值的2倍或通常情況測試值。現(xiàn)場測試見圖2。

圖2 現(xiàn)場測試

2 動(dòng)力性能現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)貨車以速度30，40，50，60，70，80，88 km/h 通過路橋過渡段，分析路橋過渡段的受力、變形及振動(dòng)特性。

2.1 路橋過渡段測點(diǎn)動(dòng)荷載

試驗(yàn)貨車以不同速度通過時(shí)，路橋過渡段鋼軌下路基表面的動(dòng)荷載與車速關(guān)系見圖3。可知，動(dòng)荷載隨車速變化趨勢不明顯。

圖3 動(dòng)荷載與車速關(guān)系

試驗(yàn)貨車運(yùn)行時(shí)路橋過渡段基床動(dòng)荷載見表1。可知，橋臺端機(jī)車、重車運(yùn)行時(shí)基床動(dòng)荷載最大值分別為27，31 kPa；路基端機(jī)車、重車運(yùn)行時(shí)基床動(dòng)荷載最大值分別為60，48 kPa。路橋過渡段動(dòng)荷載均小于100 kPa的限值［9-10］，說明過渡段的設(shè)置基本合理。

表1 路橋過渡段基床動(dòng)荷載 kPa

2.2 路橋過渡段測點(diǎn)動(dòng)變形

試驗(yàn)貨車以不同速度通過時(shí)，路橋過渡段軌枕間鋼軌外側(cè)路基表面動(dòng)變形與車速的關(guān)系見圖4。可知，隨車速的提高動(dòng)變形變化不明顯。

圖4 動(dòng)變形與車速關(guān)系

試驗(yàn)貨車運(yùn)行時(shí)路橋過渡段基床動(dòng)變形見表2。可知，橋臺端機(jī)車、重車運(yùn)行時(shí)基床動(dòng)變形最大值分別為0.77，0.81 mm；路基端機(jī)車、重車運(yùn)行時(shí)基床動(dòng)變形最大值分別為0.10，0.17 mm。測試動(dòng)變形均小于1 mm的限值［4-5］，說明過渡段的設(shè)置基本合理。

表2 路橋過渡段基床動(dòng)變形 mm

2.3 路橋過渡段測點(diǎn)振動(dòng)特性

試驗(yàn)貨車以不同速度通過時(shí)，路橋過渡段軌枕間鋼軌外側(cè)路基表面振動(dòng)加速度與車速的關(guān)系見圖5。可知，振動(dòng)加速度隨車速提高呈增大趨勢。

試驗(yàn)貨車運(yùn)行時(shí)，路橋過渡段基床振動(dòng)加速度見表3。可知，橋臺端機(jī)車、重車運(yùn)行時(shí)基床振動(dòng)加速度最大值分別為0.12，0.06 m/s2；路基端機(jī)車、重車運(yùn)行時(shí)基床振動(dòng)加速度最大值分別為0.80，0.60 m/s2。路橋過渡段基床振動(dòng)加速度均小于10 m/s2的限值［4-5］。

圖5 振動(dòng)加速度與車速關(guān)系

表3 路橋過渡段基床振動(dòng)加速度 m·s-2

3 結(jié)論

該路橋過渡段所測基床動(dòng)荷載最大值為60 kPa，小于100 kPa（限值要求）；基床動(dòng)變形最大值為0.81 mm，小于1 mm（限值要求）；基床振動(dòng)加速度最大值為0.80 m/s2，小于10 m/s（2限值要求）。各參數(shù)均滿足相關(guān)規(guī)范的限值要求，該路橋過渡段動(dòng)力性能滿足貨物列車以80 km/h運(yùn)行時(shí)的安全性要求。