铁路桥梁钢箱梁OSD分析与研究

杨 阳

（四川西南交大土木工程设计有限公司 辽宁 沈阳 110000）

1 钢箱梁OSD结构分析

OSD的分析比较复杂，考虑的因素也比较多，一般的分析是通过一下几个方面进行：

（1）主梁系统，这个系统是由盖板和纵肋组成，在桥梁中的作用是起到主梁的作用，可以抵抗水平剪切；

（2）桥面系统，这个是由纵肋、横梁以及盖板组成，是在主梁的基础上，只有外载荷能对其影响；

（3）盖板体系，这个体系是支撑在纵肋和横梁上的连续板。

对于钢箱梁OSD结构分析的方法主要为以下几种：

（1）正交异性理论方法，这种方法是将桥梁上纵肋和横梁的刚度分配到桥面上，然后对其计算分解为抗弯刚度，对其进行分析；

（2）格子梁理论方法，这种方法是将整个桥梁进行分解，将其转换为格子梁结构；

（3）有限单元法，将桥梁各板件分解为小单元，通过这些小单元位移为参数，在通过能量原理或变分原理进行分析。

2 桥梁疲劳荷载

铁路桥梁的载荷主要是通过机车的模型进行分析，主要是有以下几个参数：

（1）机车的类型，在铁路运输中，机车的型号有很多种，有动车，普通机车、货车、罐车等，它们对桥梁产生的载荷是不同的，产生的疲劳程度行也不同；

（2）机车的节数，这个是一个随机值，列车的全长是不同的，货车有50节，普通客车有19节，动车有8节或者16节，一般是取均值法；

（3）列车编组，这个是一个确定的变量，但是顺序是随机的；

（4）车辆载重，这个与机车的类型有关，通过不同的类型可以计算出机车的重量，以及标准载重量。

对桥梁载荷的验证可以通过实验载荷的加载次数进行确定，进行疲劳破坏实验，在实验的过程中，通过观察疲劳位置是否出现疲劳裂纹或者疲劳断裂来确定实验结构，在实验过程中，通过不同的载荷量，桥梁承受的次数也会不同。

（1）对桥梁加劲肋和横隔板的部位进行疲劳试验的时候，通过对8mm焊脚位置进行观察，会出现两种不同的疲劳结果，一种是通过横隔板侧面焊接位置向横隔板整体部位进行延伸的疲劳裂纹，另一种是在加劲肋侧板的位置出现裂纹，如图1。

图1 疲裂纹试验结构图

（2）对横隔板切口处进行疲劳试验，试验结果为切口边缘的拉应力由横隔板的剪切作用产生，最终总结出桥梁的梯形肋和V行肋在切口处是不会发生疲劳开裂的，在设计的时候需要其满足最大拉应力的强度；

（3）在对加劲肋和顶板连接位置的疲劳试验中，在实验过程中载荷不平衡会造成连接位置出现位移，可能会产生疲劳裂纹，最终饿结论为，加劲肋和顶板连接部位不会出现疲劳裂纹，该部位加劲肋源于焊趾处的疲劳开裂可采用焊趾处IIW热点应力进行疲劳分级，可归为欧规90级。

3 OSD结构模型

通过砟桥进行OSD结构分析，砟桥的优点就是列车产生的载荷是通过轨道、道砟传递给OSD结构上的，道砟的实验方法如图2。

图2 道砟试验模型

在这个模型中将百分表设置在结构下方和钢块顶部，通过这两个位置变形进行计算载荷下的弹性模量，公式如下：

式中：E——道砟弹性模型；

Δσ——载荷增量对应的应力增量；

Δε——载荷增量对应的应变增量；

ΔF——载荷增量；

ΔH——变形量；

A——传力钢块面积；

h——道砟初始高度。

通过以上这个分析模型最终能得到以下道砟变形曲线。如图3所示。

图3 道砟试验变形曲线

4 结语

正交异性钢桥的特点是刚度非常大、施工的周期短、质量上也小的特点，在设计上通过有限元的分析方法，确定钢桥的结构机理、疲劳部位，通过剪弯、支撑、刚架和面外的作用，总结出对桥面和盖板的影响，从设计之初，将钢桥的影响降到最低，提高铁路桥梁的使用寿命。

[1] 童乐为.正交异性钢桥面板的疲劳研究[D].上海：同济大学，1995.

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