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基本信息
- 項目名稱：
- 鐵路橋梁支座病害成因及處理方案研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡介：
- 以邯濟(jì)鐵路跨京廣鐵路特大橋為對象，開展支座橫竄成因的理論分析及解決方案研究。通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析以及部分試驗驗證，找出誘發(fā)鉸軸橫向竄出的主要因素以及對列車運(yùn)營的影響。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計一套簡單易行的鉸軸復(fù)位工裝，達(dá)到徹底根治鐵路橋梁支座鉸軸橫向竄移病害的目的，形成鐵路搖軸（輥軸）支座鉸軸竄出病害處理工法和成果。
- 詳細(xì)介紹：
- 以邯濟(jì)鐵路跨京廣鐵路特大橋為對象，開展支座橫竄成因的理論分析及解決方案研究。邯濟(jì)鐵路跨京廣鐵路橋為一座6×20m+87×32m單線特大橋，32m跨簡支梁的梁圖為：曲線梁：專橋2059A，直線梁：專橋2059B，均使用TGZ2600-HD和TGZ2600-GD型鑄鋼支座。該橋經(jīng)過約10年的運(yùn)營，特別是2010年以來，暴露出一些支座病害的問題。支座病害主要表現(xiàn)為活動支座的鉸軸之橫向移動或竄位，并由此而導(dǎo)致的約束鉸軸的上擋板（或下?lián)醢澹┕钠鹱冃巍醢迓菟ū焕瓟嗷虬纬?、支座上下擺盤聯(lián)結(jié)板扭曲變形等。我們通過理論分析和數(shù)值模擬的辦法，建立車橋耦合動力計算模型，分析作用支座上的各種受力工況，得出最不利橫向力，縱向力以及作用在擋板，螺栓上的力。利用車橋耦合動力計算的結(jié)果，局部建立搖軸支座的數(shù)值分析模型，詳細(xì)分析鉸軸鋼支座的各項受力特點，包括梁部承壓、上擺強(qiáng)度、鉸軸承壓、鉸軸瓦凸榫處強(qiáng)度、下擺強(qiáng)度、橫向限位擋板、錨栓抗剪以及支承墊石變形等等。根據(jù)理論分析和數(shù)值模擬的結(jié)果，得出搖軸支座鉸軸竄出病害的原因和處理工法，為了驗證分析的結(jié)果，我們根據(jù)需要進(jìn)行部分試驗。整個研究過程，我們利用科學(xué)的理論分析方法，利用先進(jìn)的有限元分析軟件midas建立車橋耦合動力模型和ANSYS軟件建立實體模型，并結(jié)合試驗，解決實際問題。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 支座是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)連接及傳力路經(jīng)上的重要部件。支座工作的正常與否直接影響橋梁的工作性能以及車輛的安全。以邯濟(jì)鐵路特大橋為對象，開展了支座鉸軸橫竄成因的理論分析及解決方案研究。通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗分析，找出誘發(fā)鉸軸橫向竄出的主要因素以及對列車運(yùn)營的影響。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)一套鉸軸自動復(fù)位的裝置，且不影響列車正常運(yùn)營。達(dá)到徹底根治鉸軸橫向竄移病害的目的，形成鐵路橋梁支座鉸軸竄出病害處理方法和成果。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 通過理論分析和數(shù)值模擬的辦法，利用midas軟件建立車橋耦合動力計算模型，分析作用支座上的各種受力工況。利用ANSYS軟件局部建立搖軸支座的數(shù)值分析模型，詳細(xì)分析支座的各項受力，得搖軸支座鉸軸竄出病害的原因，結(jié)合試驗，開發(fā)鉸軸復(fù)位裝置，解決實際問題。該裝置巧妙地利用了列車作用下鉸軸摩擦力瞬間變小現(xiàn)象，通過裝置提供持續(xù)的橫向反力使鉸軸復(fù)位，與傳統(tǒng)頂梁法相比不影響列車正常運(yùn)營。該裝置同時具有普適性。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 我國現(xiàn)在正處在大量建設(shè)的階段，大建設(shè)的結(jié)束就是維護(hù)保養(yǎng)檢修的階段，目前我國早期建設(shè)的建筑物和構(gòu)筑物也正處在這樣的時期。橋梁支座隨著使用年限的增加，會出現(xiàn)類似邯濟(jì)鐵路特大橋支座的病害，我們的理論分析成果以及我們的工裝方案不但解決了邯濟(jì)鐵路特大橋的現(xiàn)有支座問題，對于今后出現(xiàn)的同類問題也可以直接利用我們的成果，同時知道病害的成因也為新建橋梁支座的安裝提供了參考，在安裝時期就可以避免支座出現(xiàn)類似問題。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為了保證橋跨結(jié)構(gòu)的正常工作，既有鐵路橋梁的支座很多都采用了輥軸（或搖軸）鑄鋼支座。在鐵路橋梁實際運(yùn)營中，多種因素如橫向力、摩阻系數(shù)、加工精度、擋板連接件強(qiáng)度和剛度等可能誘發(fā)鉸軸的橫向移動或竄位，并由此導(dǎo)致約束鉸軸的擋板鼓起變形、擋板螺栓被拉斷或拔出、支座上下擺盤聯(lián)結(jié)板扭曲變形等。鉸軸竄位后，需要使其復(fù)位，否則影響列車的安全行駛。可以采用將橋梁頂起，釋放作用在鉸軸上的力，再將鉸軸推入的方法復(fù)位，即頂梁法。但是，這樣做需要封閉線路，導(dǎo)致列車在一定時段內(nèi)停運(yùn)。當(dāng)橋上線路為無縫線路時，按頂梁法復(fù)位鉸軸會更為復(fù)雜，封閉線路的時間會更長。因此，如果開發(fā)一種裝置能夠使橫向竄位后的鉸軸自動復(fù)位，不僅解決了輥軸支座鉸軸的病害問題，重要的是不影響列車的正常運(yùn)營。 本項目以邯濟(jì)鐵路跨京廣鐵路特大橋為實例分析案例，開展了支座鉸軸橫竄成因的理論分析及解決方案研究。通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場試驗分析，找出誘發(fā)鉸軸橫向竄出的主要因素以及對列車運(yùn)營的影響。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)一套鉸軸自動復(fù)位的裝置，且不影響列車正常運(yùn)營。達(dá)到徹底根治鉸軸橫向竄移病害的目的，形成鐵路橋梁支座鉸軸竄出病害處理方法和成果。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 無
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前國內(nèi)外對于鐵路橋梁支座病害的成因及處理研究的內(nèi)容較多，但處理工法都較傳統(tǒng)，一般出現(xiàn)支座病害多數(shù)采用頂梁法，即通過將鐵路橋梁用千斤頂頂起后進(jìn)行支座的更換或進(jìn)行支座的修復(fù)。但是國內(nèi)外對于支座鉸軸橫向竄出病害成因及處理方案的研究較少，對于支座鉸軸橫向竄出這一病害也可采用頂梁法處理，將橋梁頂起，釋放作用在鉸軸上的力，再將鉸軸推入的方法復(fù)位。但是，這樣做需要封閉線路，導(dǎo)致列車在一定時段內(nèi)停運(yùn)，會造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)橋上線路為無縫線路時，按頂梁法復(fù)位鉸軸會更為復(fù)雜，封閉線路的時間會更長。 我們通過理論分析和數(shù)值模擬的辦法，建立車橋耦合動力計算模型，分析作用支座上的各種受力工況。用車橋耦合動力計算的結(jié)果，局部建立搖軸支座的數(shù)值分析模型，詳細(xì)分析鉸軸鋼支座的各項受力特點，找出誘發(fā)鉸軸橫向竄出的主要因素以及對列車運(yùn)營的影響。在此基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計一套簡單易行的鉸軸復(fù)位工裝，達(dá)到徹底根治鉸軸橫向竄移病害的目的，形成鐵路搖軸支座鉸軸竄出病害處理工法和成果。不僅解決了搖軸（輥軸）支座鉸軸的病害問題，重要的是不影響列車的正常運(yùn)營。整個研究過程以科學(xué)的理論為依據(jù)并結(jié)合實踐，具有科學(xué)性，先進(jìn)性以及創(chuàng)新性。
