基于车轨桥耦合模型的重载铁路预应力混凝土T梁剩余疲劳寿命分析

作者：郭文华^*; 王雪娇; 余炳兴

来源：中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(12): 4806-4816.

• 重载铁路
• 预应力混凝土梁
• 车-轨-桥耦合系统
• 非线性累计损伤
• 剩余疲劳寿命
• 灰色GM(1
• 1)模型

多跨预应力混凝土简支T梁桥在重载铁路线路中应用广泛，随着线路年运量的增长及大轴重长编组货物列车的运行，车桥动力响应加剧，桥梁发生疲劳破坏风险增大。为了解决这些问题，本文建立重载列车-钢轨-预应力混凝土简支T梁桥精细化分析模型，精确求解重载列车过桥时的车桥动力响应；采用雨流计数法统计分析桥梁普通受拉钢筋应力时程，获得疲劳应力谱；基于Miner准则和Corten-Dolan准则，计算典型疲劳列车单次过桥时的桥梁疲劳损伤；利用灰色GM(1,1)模型来预测线路未来年运量，并对预应力混凝土T梁疲劳损伤进行分析，对剩余寿命进行评估。研究结果表明：随着货车编组数量增加，列车过桥引起的桥梁动力响应峰值趋于稳定，仅应力时程中间周期性波动部分相应延长；由于考虑了结构非线性累积损伤的影响，在相同疲劳列车作用时，按照Corten-Dolan准则计算的桥梁疲劳损伤比按Miner准则计算的桥梁疲劳损伤大7.2%左右；4种典型疲劳列车(C64-N-66、C70-1-116、C80-1-108、C80-2-216)独立运送相同运量货物时引起的桥梁损伤之比为1?0.768?0.543?0.457；在线路容许条件下，宜优先开行大轴重且更长联编组的货物列车，在运量相同时可有效降低对桥梁的疲劳损伤；基于车-轨-桥精细化模型和Corten-Dolan准则，采用等效列车历史运营谱和未来运营谱来考虑年运量和疲劳列车大轴重长编组的发展趋势，可更精确评估重载铁路预应力混凝土简支T梁桥的剩余疲劳寿命。

• 单位
  江西省交通设计研究院有限责任公司; 中南大学; 土木工程学院