通用型铁路桥梁静载试验台研制

武汉希萌科技有限公司 中铁十六局集团武冈城际铁路项目经理部 二〇一二年十二月

目

录

第1章绪论................................................................................................1
1.1既有桥梁静载试验台背景和华容东制梁场梁型状态...............1
1.1.1 铁路桥梁静载试验台的现状..........................................1
1.1.2 华容东制梁场生产的桥梁类型......................................2
第2章通用型桥梁静载试验台方案确定................................................4
2.1 设计的总体方案和创新点.........................................................4
2.2 桥梁静载试验台的优化计算.....................................................6
2.2.1 静载试验台主桁架的有限元分析..................................6
2.2.2 静载试验台主桁架的有限元分析..................................7
2.2.3千斤顶横梁计算................................................................8
2.2.3主梁销轴、销孔和耳板应力计算....................................8
第3章通用型静载试验台在现场的运用................................................9
3.1双线单箱双室桥梁上的静载试验...............................................9
3.2双线单箱单室桥梁上的静载试验...............................................9
3.3单线单箱单室桥梁上的静载试验.............................................10
3.4免开孔桥梁静载试验台的研发.................................................11
第4章 经济效益分析............................................................................11

2

第 1 章绪论

近年来多条客专及高速铁路陆续开工建设，这些铁路项目桥梁工程的主要特点就是采用 了大吨位的双线整体单箱箱梁形式，在箱梁预制生产工艺、运输架设环节的综合设备工装研 发和安全施工方面取得了很多有价值的成果。

中铁十六局集团公司承建的湖北武冈城际铁路是设计速度200km/h的客货共线铁路，正 线无砟双线地段采用铁道第四勘察设计院设计的单箱双室简支箱梁，这与当前客运专线普遍 采用的梁型有明显的差别。而且，生产的300多孔桥梁中就有5种不同的梁型（无砟双线单箱 双室箱梁，有砟双线单箱单室箱梁，无砟单线单箱单室箱梁等），研制能同时针对这些桥梁 类型进行静载试验的通用型静载试验台是有必要的。

中铁十六局集团武冈城际铁路项目经理部根据以上的要求，会同武汉希萌科技有限公司 共同研究，完成了通用型铁路桥梁静载试验台的方案设计。并有武汉希萌科技有限公司负责 详细设计，武汉远通路桥物质有限公司生产制作。

通过中铁十六局集团武冈城际铁路项目经理部在华容东制梁场对本试验台进行现场应 用，表明本次研发的试验台能很好地满足不同梁型的静载试验，解决了不同梁型需要不同试 验台的问题，即节约了设备购买成本，也为今后类似粱场的建设提供了范例，同时为研究更 加通用免开孔的桥梁静载试验台铺好了基础。

1.1 既有桥梁静载试验台背景和华容东制梁场梁型状态

1.1.1 铁路桥梁静载试验台的现状

桥梁静载试验台的通用性，除了受到桥梁跨度不同的影响外，也直接受到桥梁截面形状 （支座和腹板的尺寸）影响。而目前，铁路桥梁的跨度基本确定——12米，16米，20米，23.5 米，24米，31.5米和32米。但是桥梁的截面形状就相差很大。

目前铁路桥梁静载试验台主要是针对既有桥梁类型（通桥）设计的，在跨度上基本能满 足有关要求，由于桥梁截面变化的多样性，以及静载试验台本省结构的限制，现有产品往往

1

只能满足几种梁型的需求。

针对铁四院设计的梁型，静载试验台一般都要做专门的改动设计，以满足相应的桥梁类 型静载试验的需求。

而按照中铁十六局集团华容东制梁场所生产的这么多梁型，不可能找到一台试验台能满 足所有的静载试验。因此，有必要开展全新的研究，突破目前传统的形式，研发出更为通用 的桥梁静载试验台。

1.1.2 华容东制梁场生产的桥梁类型

根据中铁十六局集团武冈城际铁路项目经理部提供的图纸，其截面图分别见图1.1——图

1.3。

图1.1双线单箱单室箱梁

图1.2双线单箱双室室箱梁

2

图1.3 单线单箱单室箱梁

从以上的截面图可以得到，不仅桥梁支座的位置明显不同，千斤顶的加载点也不一样， 还存在三排千斤顶加载的工况。既有千斤顶加载点在挡渣墙内的工况（图1.1，图1.2），也 有千斤顶的加载中心在挡渣墙外（图1.3）。所以，简单地更改现有静载试验台是不能满足 一台千斤顶同时应用于粱场的全部生产梁型的桥梁静载试验。

根据桥梁加载载荷计算参数得双线箱梁的最大加载总载荷13500KN，从共用同一静载试 验台，并考虑载荷安全系数，我们选取总载荷15000kN来进行强度设计计算。

1.2 新设计的桥梁静载试验台技术难点

按照中铁十六局武冈城际铁路项目经理部的总体要求，一台静载试验台能满足华容东制 梁场所有梁型静载试验的要求，新设计的桥梁静载试验台存在以下技术难点：

• 1、新设计的静载试验台除了能满足一排三顶的试验要求外，还必须适合一排两顶，以

• 及千斤顶安放在挡渣墙外进行试验的要求；

• 2、试验台在能承受最大15000kN载荷，以及一排三顶试验要求的情况下，总体重量不得

• 超过原静载试验台总重的10%，因此，在总体方案确定中还应随时配合结构强度计算——有限 元分析；

  • 3、总体方案的确定同时还应保证方便使用安装，因此，局部细节设计也是关键；

3

第 2 章通用型桥梁静载试验台方案确定

2.1 设计的总体方案和创新点

1、为了满足双线双室箱梁15个加载点的要求，传统的方法是需要3组反力架，这无疑将 大大增加设备造价。为了解决这个问题，我们将传统的千斤顶横梁加长，将两个反力架安装 在加长的5根千斤顶横梁上的适当位置，这样即可在每根千斤顶横梁下摆放3个加载千斤顶 （见图2.1）适用于双线单箱双室箱梁的静载试验，又可以摆放2个千斤顶（见图2.2），使 用于双线单箱单室箱梁的静载试验。用两个反力架即可满足该型箱梁的静载试验要求，节省 结构重量40T。

图2.1 在双线单箱双室箱梁静载试验方案

4

图2.2在双线单箱单室室箱梁静载试验方案

2、为了满足单线、双线箱梁横向尺寸的变化，我们对试验台上横梁进行了改进，增加 了4对连接耳板，这样即适合在双线单箱梁上试验（见图2.1，图2.2），有适合在单线单箱 梁上试验（见图2.3），尽管千斤顶摆放点差别很大，但是，由于是按照对称和静定结构设 计，整个反力架的受力还是均衡的。

5