我國(guó)客貨共線鐵路列車荷載圖式深化研究

胡所亭,牛 斌,柯在田,蔡超勛,王 麗

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081； 2.高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

我國(guó)客貨共線鐵路列車荷載圖式深化研究

胡所亭1,2,牛 斌1,2,柯在田1,2,蔡超勛1,2,王 麗1,2

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081； 2.高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

隨著我國(guó)高速鐵路網(wǎng)建設(shè)和投入運(yùn)營(yíng),通過(guò)高效利用既有客貨共線鐵路發(fā)展重載運(yùn)輸是鐵路貨運(yùn)發(fā)展的主要方向之一。既有客貨共線鐵路是貨運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的主體,由于受既有設(shè)計(jì)列車荷載標(biāo)準(zhǔn)制約,為避免大范圍改造線路基礎(chǔ)設(shè)施,鐵路通用貨車宜定位為軸重270 kN、載重800 kN級(jí)；新建客貨共線鐵路橋涵結(jié)構(gòu)應(yīng)能適應(yīng)大軸重鐵路通用貨車的開(kāi)行要求。根據(jù)鐵路貨運(yùn)機(jī)車和車輛的作用特征、貨車每延米重與軸重不同比增長(zhǎng)關(guān)系等因素,為提高設(shè)計(jì)列車荷載圖式對(duì)中小跨度橋涵結(jié)構(gòu)和影響線加載長(zhǎng)度短的桿(構(gòu))件加載效應(yīng),同時(shí)避免過(guò)大荷載等級(jí)系數(shù)z的取值,將中-活載(2005)圖式中特種荷載集中力量值由250 kN修訂為280 kN。

客貨共線鐵路；鐵路橋梁；貨物運(yùn)輸；列車荷載圖式

近年來(lái)，鐵路運(yùn)輸總體呈現(xiàn)“客運(yùn)高速、貨運(yùn)重載”的發(fā)展趨勢(shì)。隨著我國(guó)高速鐵路網(wǎng)的逐漸建成，既有客貨共線鐵路將主要承擔(dān)貨物運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)；部分區(qū)域還將建設(shè)大軸重等級(jí)的重載鐵路。根據(jù)客貨共線鐵路貨運(yùn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，研究確定合理的通用貨車發(fā)展定位和列車荷載圖式十分迫切和必要。需要說(shuō)明的是，為便于理解和區(qū)分，早期多將“列車荷載”稱為“活載”；本文除對(duì)應(yīng)既有圖式等描述外，統(tǒng)一表述為“列車荷載”。

1 客貨共線列車荷載圖式研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

1951年，我國(guó)鐵路研究制定了中-Z活載圖式(圖1)，用于客貨共線鐵路橋梁設(shè)計(jì)，按不同等級(jí)線路采用中-22～中-26級(jí)活載圖式；1959年版鐵路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱“橋規(guī)”)沿用中-Z活載圖式，按不同等級(jí)線路采用中-18～中-26級(jí)活載圖式。1975年及以后“橋規(guī)”統(tǒng)一采用中-活載圖式(圖2)。中-活載圖式主要源自中-Z活載圖式系列的中-22級(jí)，20世紀(jì)70年代修訂時(shí)考慮到牽引車輛重量的增加、機(jī)車與車輛重量比的降低等因素，將代表車輛的均布荷載66 kN/m提高到80 kN/m，將特種荷載由242 kN修訂為250 kN[1-3]。

圖1 中-Z活載圖式(單位：m)

圖2 中-活載圖式(單位：m)

2004年，我國(guó)鐵路開(kāi)展“客貨共線和貨運(yùn)鐵路橋梁活載標(biāo)準(zhǔn)”的研究工作。在總結(jié)歷年研究成果的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)行中-活載圖式實(shí)施30年來(lái)的工程實(shí)踐效果，根據(jù)當(dāng)時(shí)機(jī)車和車輛裝備的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展，考慮牽引質(zhì)量的增加、運(yùn)營(yíng)速度提高、編組及運(yùn)輸模式的變化，提出適用于我國(guó)客貨共線(ZKH)和貨運(yùn)專線(ZH)鐵路設(shè)計(jì)的中-活載(2005)圖式(圖3)[4]。圖式中4個(gè)250 kN的集中荷載代表機(jī)車車輛軸重和鄰軸效應(yīng)，85 kN/m的均布荷載代表貨車車輛每延米重效應(yīng)，z為活載等級(jí)系數(shù)，其中客貨共線鐵路(ZKH)z按1.0取用。值得注意的是，與既有中-活載圖式相比，中-活載(2005)圖式更符合現(xiàn)有鐵路機(jī)車車輛的加載特征，剪力加載效應(yīng)基本相當(dāng)，彎矩加載效應(yīng)適當(dāng)提高(圖4)；圖中活載效應(yīng)的上下限分別對(duì)應(yīng)于L/8、L/4、3L/8和跨中截面彎矩統(tǒng)計(jì)結(jié)果，支點(diǎn)、L/8、L/4和3L/8截面剪力統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖3 中-活載(2005)圖式(單位：m)

圖4 中-活載(2005)圖式與中-活載圖式效應(yīng)對(duì)比

我國(guó)客貨共線鐵路設(shè)計(jì)列車荷載圖式采用現(xiàn)行“橋規(guī)”規(guī)定的中-活載圖式。 晉中南和蒙華鐵路煤運(yùn)通道建設(shè)時(shí)，為滿足現(xiàn)階段重載運(yùn)輸需求和適應(yīng)鐵路貨運(yùn)裝備的發(fā)展，橋涵結(jié)構(gòu)按1.20倍中-活載(2005)圖式進(jìn)行設(shè)計(jì)[5-6]。

2 客貨共線鐵路重載貨運(yùn)發(fā)展定位分析

2005年以來(lái)，按照國(guó)務(wù)院“加快我國(guó)鐵路運(yùn)輸裝備現(xiàn)代化”的戰(zhàn)略方針，我國(guó)鐵路貨運(yùn)機(jī)車和車輛技術(shù)得到了迅速發(fā)展。2006年，我國(guó)鐵路停止生產(chǎn)了軸重210 kN、載重600 kN級(jí)的通用貨車，全路推廣軸重230 kN、載重700 kN級(jí)通用貨車；軸重250 kN、載重800 kN運(yùn)煤專用敞車在大秦等線路上大量運(yùn)用；軸重250 kN和諧型大功率機(jī)車也在路網(wǎng)中逐步得到運(yùn)用。裝備部門同時(shí)開(kāi)展了更大軸重鐵路機(jī)車和貨車的總體技術(shù)、試制、試驗(yàn)和運(yùn)用考核工作。

2.1 美國(guó)鐵路發(fā)展重載運(yùn)輸?shù)慕?jīng)驗(yàn)

圖5 美國(guó)鐵路貨車軸重發(fā)展歷程

美國(guó)鐵路重載運(yùn)輸是在既有鐵路基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，在貨車軸重發(fā)展方面(圖5)，20世紀(jì)50年代，為提高鐵路運(yùn)輸與公路等其他運(yùn)輸方式間的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展了軸重298 kN的263型貨車并實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)聯(lián)運(yùn)；1983年，為進(jìn)一步提高鐵路重載運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，研制了軸重357 kN的315型貨車，但由于既有橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低無(wú)法實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)，該型貨車發(fā)展受到限制，只在部分具備條件的線路運(yùn)營(yíng)；1992年，在263型車技術(shù)基礎(chǔ)上，研制了軸重324.3 kN的286型貨車。2002年，AAR公布了S286技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，軸重324.3 kN的286型車在全美實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)。美國(guó)鐵路貨運(yùn)合理軸重的確定是與其線路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)列車荷載標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的，我國(guó)鐵路發(fā)展重載運(yùn)輸時(shí)不能直接照搬使用；但其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，既有鐵路開(kāi)行的大軸重列車效應(yīng)不宜超過(guò)既有設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)，以避免對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大范圍的改造。

2.2 大秦鐵路重載鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)踐

我國(guó)大秦鐵路采用了與客貨共線鐵路相同的設(shè)計(jì)列車荷載標(biāo)準(zhǔn)(中-活載圖式)。近年來(lái)，隨著軸重250 kN、載重800 kN的萬(wàn)噸列車開(kāi)行和運(yùn)量逐年增加，小號(hào)碼道岔結(jié)構(gòu)及混凝土軌枕等已表現(xiàn)出一定的不適應(yīng)性，路基及隧道結(jié)構(gòu)的既有病害也有所加劇。在橋涵結(jié)構(gòu)方面，主要存在小跨度涵洞劣化、高墩橋梁動(dòng)力響應(yīng)大、鋼筋混凝土梁疲勞和支座縱向適應(yīng)性等問(wèn)題，正逐年進(jìn)行強(qiáng)化改造。值得注意的是，大秦鐵路橋涵全部為跨度32 m及以下的預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雖然既有中-活載圖式中代表車輛的荷載為80 kN/m，但跨度16～32 m常用跨度橋梁設(shè)計(jì)時(shí)受列車荷載圖式中機(jī)車和煤水車荷載(92 kN/m)加載控制，基本適應(yīng)軸重250 kN重載列車開(kāi)行[7]；而跨度16 m以下橋涵結(jié)構(gòu)主要受軸重加載控制，存在承載能力偏弱和儲(chǔ)備不足的問(wèn)題(圖6)。

圖6 大秦鐵路橋涵運(yùn)營(yíng)列車荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)對(duì)比

2.3 我國(guó)既有鐵路橋涵結(jié)構(gòu)對(duì)不同軸重貨車開(kāi)行的適應(yīng)性分析

我國(guó)客貨共線橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于承受兩線列車荷載的橋跨結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)，在兩線列車荷載效應(yīng)基礎(chǔ)上取0.9的折減系數(shù)。既有列車機(jī)車加載效應(yīng)是橋跨結(jié)構(gòu)加載的控制工況；橋上雙線列車交會(huì)時(shí)，機(jī)車加載效應(yīng)同時(shí)達(dá)到最大值概率低，取用一定的折減是合理的。但在軸重250 kN、載重800 kN及以上貨物運(yùn)輸中，貨車加載效應(yīng)總體要大于機(jī)車，橋上雙線列車交會(huì)時(shí)，貨車加載效應(yīng)同時(shí)達(dá)到最大值概率大幅提升。即對(duì)于既有鐵路的雙線橋梁，當(dāng)運(yùn)營(yíng)列車荷載達(dá)到中-活載圖式的90%時(shí)，橋梁的運(yùn)營(yíng)列車荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)基本一致；結(jié)合大秦鐵路橋涵運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，既有鐵路開(kāi)行大軸重的重載貨車效應(yīng)不宜超過(guò)中-活載圖式效應(yīng)的90%。

對(duì)既有“中-活載圖式”設(shè)計(jì)的橋涵結(jié)構(gòu)，以設(shè)計(jì)列車荷載圖式靜效應(yīng)為基準(zhǔn)，在典型鐵路通用貨車(C64、C70)和運(yùn)煤專用貨車(C80)開(kāi)行條件下，從跨度1～200 m范圍橋涵靜效應(yīng)對(duì)比可以看出(圖7)：通用貨車作用下，跨度1～200 m橋梁截面彎矩和剪力靜效應(yīng)分別為設(shè)計(jì)效應(yīng)的0.67～0.92和0.69～0.92，平均靜效應(yīng)比值為0.76；專用貨車作用下，受軸重加載控制，跨度3 m及以下的小跨度橋涵列車荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)效應(yīng)相同；受貨車均布荷載加載控制，跨度140 m及以上的大跨度橋梁列車荷載效應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)效應(yīng)；跨度1～200 m橋梁截面彎矩和剪力靜效應(yīng)分別為設(shè)計(jì)效應(yīng)的0.82～1.02和0.85～1.00，平均靜效應(yīng)比值為0.92。C80運(yùn)煤專用敞車的軸重250 kN、每延米重達(dá)83.3 kN/m，只在少量運(yùn)煤徑路上開(kāi)行，不宜在路網(wǎng)內(nèi)推廣。

圖7 鐵路運(yùn)營(yíng)貨車效應(yīng)與中-活載設(shè)計(jì)效應(yīng)對(duì)比

在我國(guó)既有鐵路通用貨車的參數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)分析運(yùn)營(yíng)列車荷載與設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)的比值。從不同軸重鐵路通用貨車效應(yīng)與中-活載效應(yīng)對(duì)比(表1)可以看出：軸重提至250 kN時(shí)，運(yùn)營(yíng)列車荷載與設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)的平均比值為0.82(圖8)，除4 m以下小跨度橋涵效應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)效應(yīng)外，其余跨度橋涵尚具有一定的儲(chǔ)備量。軸重提至270 kN時(shí)，截面彎矩效應(yīng)與剪力效應(yīng)與設(shè)計(jì)效應(yīng)的平均比值分別達(dá)到了0.88和0.89(圖9)，接近設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)的0.90，除跨度6 m以下小跨度橋涵達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)效應(yīng)外，其余跨度橋梁具有適當(dāng)儲(chǔ)備量。軸重提至300 kN時(shí)，平均比值達(dá)到0.98，運(yùn)營(yíng)列車荷載與設(shè)計(jì)效應(yīng)基本相當(dāng)。即我國(guó)通用貨車尚有一定的提高空間，在既有230 kN軸重的基礎(chǔ)上，可研究將通用貨車軸重適當(dāng)提高，但不宜超過(guò)270 kN。

綜上，通過(guò)合理確定貨車軸重、車輛長(zhǎng)度及車輛間鄰軸距等參數(shù)，在控制車輛的荷載密度及鄰軸效應(yīng)的基礎(chǔ)上發(fā)展新型軸重270 kN的通用貨車，與現(xiàn)有的軸重250 kN運(yùn)煤專用敞車相比，除對(duì)跨度6 m以下橋涵效應(yīng)加劇外，對(duì)跨度6～200 m范圍內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)整體受力是有利的。2013年，我國(guó)鐵路在京廣線上開(kāi)展了既有線270 kN軸重列車開(kāi)行適應(yīng)性實(shí)車試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，通過(guò)合理配置軌道部件，整治既有路基、隧道病害，對(duì)小跨度橋涵和鋼橋桿(構(gòu))件有針對(duì)性評(píng)估和強(qiáng)化，既有干線鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施基本可適應(yīng)270 kN軸重通用貨車開(kāi)行。

表1 鐵路通用貨車效應(yīng)與中-活載圖式效應(yīng)對(duì)比

注：彎矩為L(zhǎng)/8、L/4、3L/8和跨中截面比值統(tǒng)計(jì)結(jié)果；剪力為支點(diǎn)、L/8、L/4和3L/8截面比值統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖8 軸重250 kN鐵路通用貨車方案對(duì)比

圖9 軸重270 kN鐵路通用貨車方案對(duì)比

圖10 大軸重貨車車體參數(shù)示意

2.4 鐵路通用貨車發(fā)展定位分析

客貨共線鐵路是我國(guó)鐵路貨運(yùn)主體，鐵路通用貨車軸重發(fā)展受既有設(shè)計(jì)列車荷載標(biāo)準(zhǔn)的制約，原則上運(yùn)營(yíng)貨車效應(yīng)不應(yīng)超過(guò)既有設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)，以避免對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大范圍的改造。分析表明，在合理確定貨車參數(shù)、適當(dāng)強(qiáng)化部分基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，既有線路基本可滿足軸重270 kN及以下的通用貨車開(kāi)行；從貨車技術(shù)方面看，根據(jù)敞車、棚車、平車、罐車和漏斗車等車型的不同，貨車軸重達(dá)到250～270 kN時(shí)，其載重可達(dá)到800 kN[8-9]。如開(kāi)行軸重270 kN以上貨車，作用于基礎(chǔ)設(shè)施上的運(yùn)營(yíng)列車荷載效應(yīng)將接近(或超過(guò))設(shè)計(jì)列車荷載效應(yīng)，需要進(jìn)行大量強(qiáng)化改造才能滿足運(yùn)營(yíng)要求，其可行性和經(jīng)濟(jì)性應(yīng)根據(jù)線路的實(shí)際條件進(jìn)行系統(tǒng)論證。因此，我國(guó)既有客貨共線鐵路貨車發(fā)展宜定位為軸重270 kN、載重800 kN級(jí)。

3 客貨共線鐵路列車荷載圖式深化研究

3.1 重載貨物列車作用總體特征

從鐵路貨運(yùn)機(jī)車和車輛總體發(fā)展趨勢(shì)看，列車對(duì)橋梁的作用概化為單軸、多軸疊加及均布荷載3種形式，鐵路貨車加載效應(yīng)較機(jī)車更為控制。對(duì)于我國(guó)鐵路的4軸式大軸重貨車(圖10)，在軸重和轉(zhuǎn)向架固定軸距一定的條件下，車體長(zhǎng)度主要影響跨度20 m以上橋梁結(jié)構(gòu)受力；車輛間鄰軸距對(duì)跨度6～20 m范圍的橋梁結(jié)構(gòu)影響顯著。貨車牽引桿技術(shù)應(yīng)用將較大幅度減小車輛間相鄰車軸的距離(簡(jiǎn)稱鄰軸距)，車輛對(duì)線路基礎(chǔ)設(shè)施作用效應(yīng)顯著提升。

3.2 國(guó)外鐵路經(jīng)驗(yàn)

美國(guó)鐵路設(shè)計(jì)列車荷載標(biāo)準(zhǔn)選用方面也經(jīng)歷了數(shù)次變化。1972年，美國(guó)將Cooper E-80作為鐵路建筑物統(tǒng)一的設(shè)計(jì)列車荷載標(biāo)準(zhǔn)。隨著貨車軸重的不斷提高，對(duì)于鋼梁橋桿(構(gòu))件，實(shí)際運(yùn)營(yíng)活載效應(yīng)與E-80設(shè)計(jì)效應(yīng)接近；為解決重載鋼橋桿件疲勞等問(wèn)題，1995年，作為對(duì)E-80的補(bǔ)充，研究提出4軸特種活載圖式，將集中荷載定為453.6 kN。與Cooper E80相比，提高了跨度24 m以下的彎矩效應(yīng)和跨度18 m以下的剪力效應(yīng)，最大活載效應(yīng)提高量為25%(圖11)。

圖11 美國(guó)AREMA規(guī)定的特種活載圖式及效應(yīng)對(duì)比(單位：m)

2001年，國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)以團(tuán)體名義加入國(guó)際重載協(xié)會(huì)(IHHA)，根據(jù)國(guó)際鐵路貨運(yùn)發(fā)展，開(kāi)展了列車荷載標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。2003年，UIC對(duì)國(guó)際聯(lián)運(yùn)鐵路承載構(gòu)筑物計(jì)算用列車荷載圖式進(jìn)行修訂。2006年，UIC對(duì)鐵路橋梁設(shè)計(jì)列車標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，規(guī)定“對(duì)于開(kāi)行250 kN軸重貨車的線路，在UIC71活載圖式的基礎(chǔ)上應(yīng)采用1.1倍系數(shù)”[10](圖12)。

圖12 UIC71活載圖式(單位：m)

3.3 鐵路列車荷載圖式修訂研究

根據(jù)前述分析，與既有中-活載圖式相比，中-活載(2005)圖式在特種荷載由3個(gè)250 kN調(diào)整為4個(gè)250 kN集中荷載，荷載間距由1.5 m調(diào)整為1.4 m，對(duì)中小跨度橋涵結(jié)構(gòu)加載效應(yīng)有所提高，設(shè)計(jì)荷載圖式加載特征能夠代表實(shí)際運(yùn)營(yíng)貨物列車加載特征，能夠包絡(luò)軸重250 kN及以下鐵路機(jī)車和貨車。根據(jù)鐵路重載運(yùn)輸新的發(fā)展趨勢(shì)和《鐵路主要技術(shù)政策》關(guān)于客貨共線鐵路“貨車軸重研究推廣250 kN、研究發(fā)展270 kN”規(guī)定[11]，客貨共線鐵路設(shè)計(jì)列車荷載圖式應(yīng)能適應(yīng)軸重270 kN、載重800 kN級(jí)通用貨車的開(kāi)行要求。研究認(rèn)為，中-活載(2005)圖式總體上是適用的，但隨著車輛軸重發(fā)展和車輛鄰軸距的降低，設(shè)計(jì)列車荷載圖式對(duì)中小跨度橋涵結(jié)構(gòu)和影響線加載長(zhǎng)度短的桿(構(gòu))件加載效應(yīng)仍偏弱[12]。

若借鑒國(guó)際鐵路聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)制定經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)提高荷載等級(jí)系數(shù)，雖可解決中小跨度加載效應(yīng)的問(wèn)題，但同時(shí)提高了中等跨度及以上的橋梁的整體加載效應(yīng)。對(duì)于鐵路重載貨車，由于受到限界、重心高度等限制，貨車每延米重并不與隨軸重增加同比例增大；如軸重300 kN、載重960 kN專用敞車較軸重250 kN、載重800 kN運(yùn)煤專用敞車軸重提高20%，每延米重僅增大約5%；軸重270 kN、載重800 kN通用貨車每延米重控制在80 kN/m以下。為提高設(shè)計(jì)列車荷載圖式加載效應(yīng)同時(shí)避免過(guò)大荷載等級(jí)系數(shù)z的取值，研究提出，在中-活載(2005)圖式的基礎(chǔ)上，保持普通荷載圖式不變，將特種荷載圖式集中力的量值由250 kN修訂為280 kN，集中力間距保持1.4 m不變，特種荷載加載效應(yīng)提高12%。列車荷載圖式修訂方案稱為中-活載(2010)圖式(圖13)，客貨共線鐵路z按1.0取用。當(dāng)規(guī)劃中客貨共線鐵路貨運(yùn)指標(biāo)達(dá)到重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)需求選取相應(yīng)等級(jí)系數(shù)。

圖13 中-活載(2010)圖式(單位：m)

值得注意的是，中-活載(2010)圖式主要應(yīng)用于新建和改建鐵路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于貨車效應(yīng)總體大于機(jī)車，且新建鐵路橋涵比例大，雙線列車在橋上交會(huì)且加載同時(shí)達(dá)到最大值概率大幅提升，雙線橋涵結(jié)構(gòu)不宜沿用既有0.90的折減系數(shù)。此外，既有鐵路開(kāi)行軸重270 kN、載重800 kN級(jí)通用貨車條件下線路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行評(píng)估時(shí)，不宜直接采用荷載圖式進(jìn)行檢算，以避免由于圖式間荷載效應(yīng)的差異造成基礎(chǔ)設(shè)施的改造量增加。

4 結(jié)論與建議

(1)在合理確定貨車參數(shù)、適當(dāng)強(qiáng)化部分線路基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，既有客貨共線鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施可適應(yīng)軸重270 kN及以下的通用貨車開(kāi)行。我國(guó)既有客貨共線鐵路貨車發(fā)展宜定位為軸重270 kN、載重800 kN級(jí)。

(2)根據(jù)鐵路機(jī)車和貨車作用特征、貨車每延米重與軸重不同比增長(zhǎng)關(guān)系等因素，為提高荷載圖式對(duì)中小跨度橋涵結(jié)構(gòu)和影響線加載長(zhǎng)度短的桿(構(gòu))件加載效應(yīng)，同時(shí)避免過(guò)大荷載等級(jí)系數(shù)z的取值，將中-活載(2005)圖式中特種荷載集中力量值由250 kN修訂為280 kN。

(3)建議現(xiàn)階段新建客貨共線鐵路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用修訂后的圖式進(jìn)行檢算，從設(shè)計(jì)階段避免日后運(yùn)營(yíng)期間橋涵結(jié)構(gòu)病害的產(chǎn)生。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10002.1—2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.[2] 鐵道部科學(xué)研究院.25 t軸重作用下軌道橋梁承受狀態(tài)及列車活載圖式—列車活載圖式研究報(bào)告[R].北京：鐵道部科學(xué)研究院，1994.

[3] 辛學(xué)忠，張玉玲.鐵路橋梁設(shè)計(jì)活載標(biāo)準(zhǔn)修訂研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006(4)：1-4.

[4] 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院.鐵路中-活載圖式修訂和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究[R].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2005.

[5] 劉玉亮.重載鐵路簡(jiǎn)支T形梁設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(9)：43-48.

[6] 金福海，文望青，許三平.蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道設(shè)計(jì)活載選用初探[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(3): 48-52.

[7] 左家強(qiáng).大秦鐵路開(kāi)行2萬(wàn)t級(jí)重載列車對(duì)既有橋梁上部結(jié)構(gòu)的影響[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006(1)：43-44.

[8] 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院.重載鐵路軸重發(fā)展目標(biāo)值及軸重分類[R].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2010.

[9] 胡所亭.鐵路重載條件下橋梁活載標(biāo)準(zhǔn)研究[D].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2013.

[10]UIC. Load to be considered in railway bridge design(UIC CODE 776—1)[S]. 2006.

[11]中國(guó)鐵道科學(xué)研究院. 《鐵路主要技術(shù)政策》專題研究之六—鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展研究[R].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2012.

[12]中國(guó)鐵道科學(xué)研究院.時(shí)速250公里以下客運(yùn)專線鐵路(城際鐵路)設(shè)計(jì)活載及橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究報(bào)告[R].北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2010.

Intensive Study on Train Load Model of Mixed Passenger and Freight Railway in China

HU Suo-ting, NIU Bin, KE Zai-tian, CAI Chao-xun, WANG Li

(1.Railway Engineering Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China；2.State Key Laboratory of High-Speed Rail Track Technology, Beijing 100081, China)

With the construction and operation of high-speed railway network in China, the heavy haul transportation on existed mixed passenger and freight railway has become the trend of the development of freight transportation. The existed mixed passenger and freight railway dominates the freight network. On account of the limit of designed train load, the axle load of the truck should be 270 kN and 800 kN loading capacity to avoid large-scale updating of the infrastructure. The newly built bridges and culverts on mixed passenger and freight railway should meet the requirements of the operation of general heavy axle load truck. According to the characteristics of railway freight locomotives and vehicles, the relationship between the truck load per meter and axle load, the special concentrated load stipulated in LIVE LOAD (2005) is adjusted from 250 kN to 280 kN in order to improve the loading effect of the train load model on medium and small span bridges, and avoid excessive z value of load rating coefficient.

Mixed passenger and freight railway; Railway bridge; Freight transportation; Train load model

2015-09-22

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAG20B00)；鐵道部科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃(2012G010、2012G011、2012G012)

胡所亭(1980—)，男，副研究員，2013年畢業(yè)于中國(guó)鐵道科學(xué)研究院橋梁工程專業(yè)，工學(xué)博士，E-mail：tings@163.com。

1004-2954(2015)12-0031-05

U441+.2

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.12.008