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PAGEPAGE27鐵路結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋——變位限制監(jiān)制者序日本的鐵道結(jié)構(gòu)物有必要與日本國土交通省令制定的《鐵道相關(guān)技術(shù)的基準(zhǔn)》保持一致。在日本國土交通省鐵道局,為了鐵道結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)與基準(zhǔn)一致而達(dá)到安全與經(jīng)濟(jì)的目標(biāo),將標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法作為“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定下來。關(guān)于這個設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),吸收了最新的技術(shù)開發(fā)與研究成果等的同時,逐漸修訂而成,這一次,修訂了結(jié)構(gòu)物的位移極限值相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于結(jié)構(gòu)物的位移極限值,雖然以往在混凝土與鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中各自有記載,但是有必要與技術(shù)基準(zhǔn)的性能規(guī)格化的同時,整理成與性能校對型的設(shè)計(jì)體系相對應(yīng)的形式;有必要適應(yīng)最近的列車速度提高以及面向旅客運(yùn)輸服務(wù)水平要求的高密度行車;有必要進(jìn)行考慮地震發(fā)生時車輛運(yùn)行安全性的設(shè)計(jì),所以,在重新認(rèn)識以往的規(guī)定的同時,整理并且體系化后,決定制定新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。為了研究新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行的調(diào)查研究,委托給財(cái)團(tuán)法人鐵道綜合技術(shù)研究所,但是在該研究所,不僅僅是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作,還成立了由車輛與軌道技術(shù)相關(guān)的專家組成的“與列車運(yùn)行性有關(guān)的結(jié)構(gòu)物位移限制的委員會”(委員長:筑波大學(xué)名譽(yù)教授西岡?。?,反復(fù)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查研究。在這些調(diào)查研究成果的基礎(chǔ)上,2006年1月確定了“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(位移極限值)”。在其匯總過程的2004年10月23日,在日本新瀉縣中越地震中,發(fā)生了所謂運(yùn)營中的新干線首次脫軌事故,雖然所幸沒有一個死傷者,但是鑒于該事故,也將車輛從軌道脫軌防止對策加入到標(biāo)準(zhǔn)的解釋中。在地震時不脫軌的結(jié)構(gòu)物建設(shè)也許不容易,但是由于進(jìn)行了結(jié)構(gòu)物位移極限值的設(shè)計(jì)考慮,可望提高地震時的此次財(cái)團(tuán)法人鐵道綜合技術(shù)研究所運(yùn)用已有的調(diào)查研究等得到的數(shù)據(jù)也包括在內(nèi)。為了形成設(shè)計(jì)工作業(yè)務(wù)的輔助工具,在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上增加了解釋,將《鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(變形位移極限值)》匯總發(fā)行,這是適應(yīng)時宜的,期待著本書在鐵道結(jié)構(gòu)物整體的設(shè)計(jì)實(shí)際業(yè)務(wù)上充分地得到運(yùn)用。對以西岡委員長為首的對本書出版付出巨大努力的有關(guān)各位專家,表示衷心的敬意。2006年2月日本國土交通省大臣官房技術(shù)審議官(鐵道局業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人)山下廣行
出版寄語鐵道綜合技術(shù)研究所曾接受了與日本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的省令以及告示有關(guān)的具體研究的委托,在國土交通省的指導(dǎo)下,設(shè)立了與各專業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的委員會,對條文籌劃制定進(jìn)行了必要的調(diào)查研究。作為其成果于1992年10月,按照混凝土結(jié)構(gòu)物、鋼與合成結(jié)構(gòu)物、土結(jié)構(gòu)物的3個專業(yè)領(lǐng)域出版了最初的“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋”。接著,對結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)、擋土墻(1997年3月)、隧道盾構(gòu)(1997年7月)、鋼混結(jié)合梁(1998年7月)、抗震設(shè)計(jì)(1999年10月)、開挖隧道(2001年7月)、都市山嶺隧道施工法(2002年3月)等等相繼發(fā)行了。在最近的2004年3月將混凝土結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中性能檢算型的設(shè)計(jì)體系進(jìn)行了修訂,這些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),在各種領(lǐng)域的設(shè)計(jì)實(shí)際業(yè)務(wù)上可供廣泛利用。本書是在2006年1月日本國土交通省鐵道局長下達(dá)的“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(變形位移極限值)”基礎(chǔ)上增加了解釋部分,即從2000年末經(jīng)過3年多,鐵道綜合技術(shù)研究所成立的“與列車運(yùn)行性有關(guān)的結(jié)構(gòu)物位移限制的委員會”(委員長:筑波大學(xué)名譽(yù)教授西岡隆)在調(diào)查研究中得到的成果,合并在書中一起發(fā)表。本書中所指的結(jié)構(gòu)物位移相關(guān)的規(guī)定,雖然對各個專業(yè)的結(jié)構(gòu)物是共同適用的,但因以鐵道車輛與軌道的特性相關(guān),所以在上述委員會中不僅有從事結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的專家,而且包括與車輛和軌道相關(guān)的專家,共同進(jìn)行研究工作,這些最新的研究成果被收入本書中。當(dāng)然,“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(變形位移極限值)”將現(xiàn)今的鐵道結(jié)構(gòu)物的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法展現(xiàn)的同時,因?yàn)閷τ趯?shí)際設(shè)計(jì)工作人員使用方便的問題是重要的,所以在本書中也重視與來自以往使用的結(jié)構(gòu)物位移相關(guān)設(shè)計(jì)方法之間的連續(xù)性。今后,由于技術(shù)進(jìn)步和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的積累,雖然還有必要力圖繼續(xù)深入認(rèn)識下去,但是,期待著鐵道經(jīng)營者在結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的實(shí)際業(yè)務(wù)中充分地利用本書。最后,對于給予本標(biāo)準(zhǔn)及其解釋的制定及其審議的“與列車運(yùn)行性有關(guān)的結(jié)構(gòu)物位移限制的委員會”(委員長:筑波大學(xué)名譽(yù)教授西岡隆)的委員長、干事長為首的委員及各位干事長時間的指導(dǎo),表示深深的謝意。2006年2月財(cái)團(tuán)法人鐵道綜合技術(shù)研究所理事長秋田雄志
前言在設(shè)計(jì)鐵道結(jié)構(gòu)物時,構(gòu)件具備充足的承載性能的同時,使之具有適當(dāng)?shù)膭偠?,以便使列車運(yùn)行于鐵道結(jié)構(gòu)物上的鐵道車輛能夠保證列車運(yùn)行安全性和舒適度,為此,將結(jié)構(gòu)物的變形位移有必要控制在一定范圍內(nèi)。在鐵道結(jié)構(gòu)物上特有的設(shè)計(jì)規(guī)定對于結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的影響很大,不拘泥于鋼與混凝土等結(jié)構(gòu)物的構(gòu)成材料,是通用的。但是,在定義它時不局限于結(jié)構(gòu)物,因?yàn)橛斜匾獙τ谲囕v與軌道等方面的特性也得以充分地理解,所以在內(nèi)容上,由專門的研究者得到的成果被直接利用上。近年來,日本國內(nèi)外的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系從規(guī)格規(guī)定型不斷轉(zhuǎn)移到性能規(guī)定型,鐵道結(jié)構(gòu)物也一樣,抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(1998年)以及混凝土結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(2004年)修訂成了性能檢算型的體系。對于鐵道結(jié)構(gòu)物的變形位移相關(guān)的性能,要適應(yīng)最近的列車速度提高、車輛與軌道構(gòu)造的變化、旅客對運(yùn)輸服務(wù)方面要求水平的變化,并考慮地震引起列車運(yùn)行安全障礙的因素,明確鐵道結(jié)構(gòu)物的要求性能,形成了將合理的檢算方法進(jìn)行提示的思路。以這樣的背景為基礎(chǔ),根據(jù)日本國土交通省的指導(dǎo),為將鐵道結(jié)構(gòu)物的變形位移極限值相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)定作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行匯總,2000年11月以財(cái)團(tuán)法人鐵道綜合技術(shù)研究所為辦事局的“與列車運(yùn)行性相關(guān)的鐵道結(jié)構(gòu)物變形位移限制委員會”得到設(shè)立,在這個委員會中,車輛以及軌道的專家也參加交流,歷時3年,對日常的列車運(yùn)行安全性、舒適度、地震時的列車運(yùn)行安全性,進(jìn)行了基于性能檢算體系的設(shè)計(jì)方法研究。本書就是將這些研究成果作為“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(變形位移極限值)”匯總而成的。該委員會于2004年4月結(jié)束,辦事局在出版準(zhǔn)備當(dāng)中的2004年10月發(fā)生了日本新瀉縣中越地震,出現(xiàn)了以往沒有經(jīng)歷過的新干線車輛脫軌的事情,所幸沒有傷者,而且迅速恢復(fù)行車。但是通過這件事情可以看出,在車輪滾動的同時實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行這樣的鐵道系統(tǒng)上,對于大地震只用結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的技巧確保絕對的安全是非常困難的,需要鐵道系統(tǒng)整體開展工作的重要性已經(jīng)明朗了。在本書中,從列車運(yùn)行安全性角度收錄了為了設(shè)計(jì)有利的鐵道結(jié)構(gòu)物所必要的信息,在此基礎(chǔ)上,提出了應(yīng)該將地震時的列車運(yùn)行性作為鐵道系統(tǒng)整體而開展工作的問題。本書如果能夠在實(shí)現(xiàn)更加安全的鐵道結(jié)構(gòu)物建設(shè)中發(fā)揮作用,將是幸運(yùn)的。最后,對于以干事長(松浦章夫芝浦工業(yè)大學(xué)教授)為首的委員、干事及各位在本委員會的活動中始終從專業(yè)技術(shù)的立場出發(fā)、長時間的努力,表示深深的謝意。2006年2月與列車運(yùn)行性相關(guān)的結(jié)構(gòu)物變形位移限制委員會委員長:西岡隆
與列車運(yùn)行性相關(guān)的結(jié)構(gòu)物位移限制委員會(2004年4月)委員長西崗隆筑波大學(xué)機(jī)能工學(xué)系名譽(yù)教授委員兼干事長松浦章夫芝浦工業(yè)大學(xué)土木工學(xué)科教授委員兼干事宮本昌幸明星大學(xué)理工學(xué)部機(jī)械工學(xué)科教授委員松本陽獨(dú)立行政法人交通安全環(huán)境研究所室長委員水間毅獨(dú)立行政法人交通安全環(huán)境研究所研究員委員兼干事三浦重(株)日本線路技術(shù)社長委員一條昌幸北海道旅客鐵道株式會社鐵道事業(yè)部工務(wù)部長委員吉野伸一北海道旅客鐵道株式會社鐵道事業(yè)部工務(wù)專任部長委員石橋忠良東日本旅客鐵道株式會社建設(shè)工事部擔(dān)當(dāng)部長委員后騰晴男東海旅客鐵道株式會社技術(shù)本部副本部長委員增田幸宏東海旅客鐵道株式會社技術(shù)本部副本部長委員關(guān)雅樹東海旅客鐵道株式會社綜合技術(shù)本部技術(shù)開發(fā)部委員北園茂喜西日本旅客鐵道株式會社建設(shè)工事部委員杉崗篤西日本旅客鐵道株式會社建設(shè)工事部委員宮井澈四國旅客鐵道株式會社工務(wù)部長委員江村康博九州旅客鐵道株式會社施設(shè)部長委員西田勝則九州旅客鐵道株式會社施設(shè)部長委員三枝長生日本貨物鐵道株式會社物流本部保全部長委員宇留賀武西武鐵道株式會社常務(wù)取委員柿木浩一阪急電鐵株式會社技術(shù)部長委員獵恒三阪急電鐵株式會社鐵道事業(yè)本部技術(shù)部長委員橫田三則帝都高速度交通管團(tuán)建設(shè)本部技術(shù)開發(fā)擔(dān)當(dāng)部長委員名古屋菊夫帝都高速度交通管團(tuán)建設(shè)本部技術(shù)開發(fā)擔(dān)當(dāng)部長委員狩谷明男帝都高速度交通管團(tuán)工務(wù)部次長委員中島宗博東京地下鐵株式會社工務(wù)部長委員今安進(jìn)東京都交通局建設(shè)工務(wù)部長委員北川知正東京都交通局建設(shè)工務(wù)部長委員綿谷茂則大阪市交通局建設(shè)技術(shù)本部計(jì)劃部長委員太田大阪市交通局建設(shè)技術(shù)本部計(jì)劃部長委員梅原俊夫日本鐵道建設(shè)公團(tuán)設(shè)計(jì)技術(shù)室長委員平崗慎雄獨(dú)立行政法人鐵道建設(shè)·運(yùn)輸設(shè)施整備支援機(jī)構(gòu)鐵道建設(shè)本部設(shè)計(jì)技術(shù)室長委員野竹和夫國土交通省鐵道局技術(shù)企劃科長
目錄監(jiān)制者序 2出版寄語 3前言 4與列車運(yùn)行性相關(guān)的結(jié)構(gòu)物位移限制委員會 6目錄 8第1章總則 121.1適用范圍 121.2術(shù)語定義 131.3符號 16第2章設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 182.1設(shè)計(jì)的基本要求 182.2設(shè)計(jì)的前提條件 192.3設(shè)計(jì)計(jì)算的精度 192.4設(shè)計(jì)計(jì)算書應(yīng)該記載的事項(xiàng) 192.5設(shè)計(jì)圖應(yīng)該記載的事項(xiàng) 20第3章結(jié)構(gòu)物的要求性能與性能檢算 213.1概述 213.2結(jié)構(gòu)物的要求性能 213.3性能檢算的原則 243.4檢算的方法 253.5動力響應(yīng)值的計(jì)算與極限值的設(shè)定 253.7修正系數(shù) 29第4章荷載作用 304.1概要 304.2荷載作用的特性值 324.3荷載作用系數(shù) 324.4荷載作用的種類與特性值的計(jì)算 334.4.1概述 334.4.2靜荷載作用(D) 334.4.3列車荷載作用(L) 344.4.4沖擊荷載作用(I) 394.4.5離心荷載作用(C) 444.4.6地震的影響(EQ) 454.5設(shè)計(jì)荷載作用的組合 45第五章材料 495.1概述 495.2材料的質(zhì)量 505.3材料的特性值以及設(shè)計(jì)值 515.4土質(zhì)各常數(shù)的設(shè)計(jì)值 525.5材料系數(shù) 53第6章動力響應(yīng)值計(jì)算 556.1概述 556.2結(jié)構(gòu)物的模型化 566.2.1概述 566.2.2構(gòu)件的模型化 576.2.3地基的模型化 586.3結(jié)構(gòu)分析 586.3.1概述 586.3.2通常時有關(guān)列車運(yùn)行安全性檢算的結(jié)構(gòu)分析 596.3.3地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性位移檢算的結(jié)構(gòu)分析 606.3.4有關(guān)舒適性檢算的結(jié)構(gòu)分析 606.3.5通常時有關(guān)軌道損傷檢算的結(jié)構(gòu)分析 616.3.6地震時有關(guān)軌道損傷的位移檢算的結(jié)構(gòu)分析 616.4設(shè)計(jì)動力響應(yīng)值的計(jì)算 616.4.1概述 616.4.2混凝土梁的撓度 626.4.3鋼梁的撓度 656.4.4軌面的不同變形 676.4.5地震時的橫向振動位移 686.4.6地震時軌面的不同位移 71第7章安全性的檢算 727.1概述 727.2通常時的列車運(yùn)行安全性檢算 727.2.1概述 727.2.2列車運(yùn)行安全性的檢算 737.2.3梁體的撓度檢算 807.2.4軌面的不等變形檢算 827.3地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移檢算 867.3.1概述 867.3.2地震時橫向振動位移的檢算 887.3.3地震時軌面不等變形的檢算 90第8章使用性的檢算 928.1概述 928.2有關(guān)舒適度的使用性檢算 938.2.1概述 938.2.2舒適度的檢算 948.2.3梁體撓度的檢算 968.2.4軌面不等變形的檢算 98第9章修復(fù)性的檢算 1019.1概述 1019.2通常時軌道損傷有關(guān)的修復(fù)性檢算 1029.2.1概論 1029.2.2軌道損傷的檢算 1039.2.3軌面不等變形的檢算 1049.3地震時有關(guān)軌道損傷的位移的檢算 1059.3.1概述 1059.3.2地震時軌面不等變形的檢算 106
附屬資料目錄1.性能檢算的基本思路………………………872.車線橋耦合動力學(xué)模型分析法……………923.鐵路線橋結(jié)構(gòu)物上的車輛動響應(yīng)…………1024.關(guān)于舒適度的檢算指標(biāo)……………………1065.與軌道傷損相關(guān)的軌道不等變位的研究方法……………1116.垂向臺狀錯位對列車運(yùn)行性的影響………1217.地震車輛運(yùn)動仿真分析的驗(yàn)證……………1268.車輛運(yùn)動仿真分析中列車運(yùn)行安全極限的設(shè)定………………1299.關(guān)于能譜強(qiáng)度SI及極限能譜強(qiáng)度SIL……………………13310.考慮結(jié)構(gòu)物非線性的地震時列車運(yùn)行安全性…………………13611.地震時軌面不等變位動力響應(yīng)值的計(jì)算方法………………14012.地震時軌面不等變位極限值及檢算方法………………14913.路堤的地震響應(yīng)及采用能譜強(qiáng)度SI的檢算……………15714.抗震性(矽化加固)橋臺…………………16215.扣件強(qiáng)度與變形(直接扣固式8型鋼軌扣件)…………17316.防脫軌對策舉例……………176
第1章總則1.1適用范圍在新建鐵道結(jié)構(gòu)物時的設(shè)計(jì)上,對與列車運(yùn)行有關(guān)性能檢算的情況,需要根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。但是,通過特別的研究,確認(rèn)結(jié)構(gòu)物滿足本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能的情況,不在此限?!窘忉尅吭谛陆ㄨF道結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)中,對通常以及地震時與列車運(yùn)行有關(guān)性能進(jìn)行檢算時,作為原則,應(yīng)該依據(jù)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(變形位移極限值)”(以下簡稱本標(biāo)準(zhǔn))。本標(biāo)準(zhǔn)適用范圍包括以下相關(guān)的檢算情況:在結(jié)構(gòu)物要求性能范圍內(nèi),列車運(yùn)行安全性、地震時有關(guān)列車運(yùn)行性的位移、舒適度、軌道損傷有關(guān)的修復(fù)、地震時的軌道損傷相關(guān)的位移等。利用實(shí)際車輛運(yùn)行試驗(yàn)、1:1實(shí)尺模型試驗(yàn)、模型試驗(yàn)、高精度的解析等,用工程學(xué)的方法明確滿足所要求的性能時,也可以不采用本標(biāo)準(zhǔn),但有必要充分尊重本標(biāo)準(zhǔn)的宗旨,適合實(shí)際狀態(tài)地進(jìn)行檢算。本標(biāo)準(zhǔn)中沒有記述的事項(xiàng),應(yīng)該參照其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),主要的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下:“制定鐵道有關(guān)技術(shù)基準(zhǔn)的省令”日本國土交通省令第151號(2001年12月25日)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(鋼梁)”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(2000年7月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(混凝土結(jié)構(gòu)物)”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(2004年7月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(鋼混結(jié)合梁)”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(2002年12月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)與擋土墻)”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(2000年6月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(路基工程)”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(2000年2月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(抗震設(shè)計(jì))”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(1999年10月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(省力化軌道用路基工程)”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(1999年12月)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋(軌道構(gòu)造”有砟軌道”(草案))”日本鐵道綜合技術(shù)研究所(1997年3月)另外,本標(biāo)準(zhǔn)不適用于地下結(jié)構(gòu),既有結(jié)構(gòu)物或者臨時結(jié)構(gòu)物的有關(guān)列車運(yùn)行的性能進(jìn)行檢算的場合,根據(jù)需要參考本標(biāo)準(zhǔn)為宜。1.2術(shù)語定義在本標(biāo)準(zhǔn)中,將術(shù)語做如下定義。設(shè)計(jì):從開始按照要求的性能,計(jì)劃結(jié)構(gòu)物的形式,對其性能進(jìn)行檢算,到設(shè)計(jì)圖紙為止的全過程工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):設(shè)定結(jié)構(gòu)物的具體形狀、尺寸。結(jié)構(gòu)物的功能:為適應(yīng)目的要求,結(jié)構(gòu)物所發(fā)揮的作用。結(jié)構(gòu)物的性能:結(jié)構(gòu)物發(fā)揮作用的能力。要求性能:按照目的及功能,對結(jié)構(gòu)物提出的性能要求。檢算:對結(jié)構(gòu)物是否滿足要求性能的問題,用適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)體進(jìn)行確認(rèn)實(shí)驗(yàn)或者利用經(jīng)驗(yàn)的且有理論證明的分析方法等進(jìn)行判定的行為。研究討論:在檢算的基礎(chǔ)上加以論證,包括定性的、經(jīng)驗(yàn)的事項(xiàng)考慮在內(nèi)。設(shè)計(jì)使用壽命:結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件在使用時,必須使作為目的的功能充分發(fā)揮其設(shè)計(jì)上賦予的使用壽命。通常時:通常的使用狀態(tài)。地震時:考慮了地震影響的狀態(tài)。大規(guī)模地震運(yùn)動:超過L1級地震規(guī)模的地震運(yùn)動。安全性:為了使結(jié)構(gòu)物不威脅使用者或者周圍人們生命的性能。使用性:為了結(jié)構(gòu)物的使用者舒服地使用結(jié)構(gòu)物的性能、為了周圍的人們舒適地生活的性能、結(jié)構(gòu)物被要求的各個功能對應(yīng)的性能。修復(fù)性:將結(jié)構(gòu)物的性能保持在可使用的狀態(tài),或者在短期內(nèi)可修復(fù)的性能。列車運(yùn)行安全性:是與安全性有關(guān)的性能項(xiàng)目之一,在通常時使車輛平滑地運(yùn)行,在地震時不使車輛脫軌的性能。地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移:是關(guān)系到安全性的性能項(xiàng)目之一,為了將地震影響造成的結(jié)構(gòu)物位移限于列車運(yùn)行安全性規(guī)定的限值以內(nèi)的性能。舒適度:是與使用性有關(guān)的性能項(xiàng)目之一,對于車體振動,能夠確保旅客的乘坐舒適度的性能。軌道損傷相關(guān)的修復(fù)性:是與修復(fù)性有關(guān)的性能項(xiàng)目之一,將軌道構(gòu)件保持在健全或者不修理也可以使用的狀態(tài),或者在短期內(nèi)能夠控制在可修補(bǔ)程度損傷的性能。地震時有關(guān)軌道損傷的位移:是關(guān)系到修復(fù)性的性能項(xiàng)目之一,從有關(guān)軌道損傷的修復(fù)性考慮,為了將地震影響造成的結(jié)構(gòu)物位移限于一定值以內(nèi)的性能。檢算指標(biāo):將性能項(xiàng)目置換成可能的定量評價物理量數(shù)值。極限狀態(tài):結(jié)構(gòu)物處于不滿足要求性能的狀態(tài)。荷載作用:在結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件上使應(yīng)力與變形增減,或者使材料性能發(fā)生時效變化的所有荷載作用。荷載:包括各種荷載作用,設(shè)計(jì)上為了斟酌而對力或者重量進(jìn)行模型化的荷載作用。恒載作用:變動幾乎沒有,或者與持續(xù)的成分相比,變動是幾乎可以忽視的小荷載作用?;钶d作用:變動頻繁或者持續(xù)地發(fā)生,而且與持續(xù)的成分相比,變動是程度上不能忽視的大荷載作用。主要荷載作用:在安全性以及檢算上作為主體的變動荷載作用。次要荷載作用:在安全性以及檢算上次要地考慮的變動荷載作用。隨機(jī)荷載作用:雖然在設(shè)計(jì)使用壽命中發(fā)生的概率很少,但是如果發(fā)生就對結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件造成重大影響的荷載作用。荷載作用的特性值:在每一個性能項(xiàng)目上,以及變動荷載作用的主要荷載作用或者次要荷載作用各個區(qū)分上被規(guī)定的荷載作用的基本值。荷載作用的規(guī)格值:與荷載作用的特性值不同,是本標(biāo)準(zhǔn)以外的規(guī)范或者規(guī)格等規(guī)定的荷載作用的值。荷載作用的公稱值:與荷載作用的特性值不同,習(xí)慣地使用的荷載作用值。荷載作用修正系數(shù):將荷載作用的規(guī)格值或者公稱值變換成特性值用的系數(shù)。荷載作用系數(shù):為了考慮從荷載作用的特性值向不希望的方向變動、荷載作用的計(jì)算方法有不準(zhǔn)確性、設(shè)計(jì)使用壽命中的荷載作用變化、荷載作用的特性影響到極限狀態(tài)、對環(huán)境的影響等因素的安全系數(shù)。設(shè)計(jì)荷載作用:在荷載作用的特性值上乘以荷載作用系數(shù)的值。固定靜荷載:靜荷載中變動可能性小的荷載。附加靜荷載:靜荷載中變動可能性大的荷載。標(biāo)準(zhǔn)列車荷載:用列車荷載特性值的模型荷載。結(jié)構(gòu)解析系數(shù):考慮計(jì)算響應(yīng)值結(jié)構(gòu)分析的不準(zhǔn)確性用的安全系數(shù)。設(shè)計(jì)響應(yīng)值:將設(shè)計(jì)荷載作用組合而得到的響應(yīng)值上,乘以構(gòu)造解析系數(shù)的值。材料強(qiáng)度的特性值:考慮到使用規(guī)定的材料強(qiáng)度試驗(yàn)法的誤差,可以保證試驗(yàn)值有低于其概率的一定值以下的材料強(qiáng)度值。材料強(qiáng)度的規(guī)格值:與材料強(qiáng)度的特性值不同,本標(biāo)準(zhǔn)以外的規(guī)范或者規(guī)格上規(guī)定的材料強(qiáng)度值。材料修正系數(shù):將材料強(qiáng)度的規(guī)格值變換成特性值用的系數(shù)。設(shè)計(jì)材料強(qiáng)度:從材料強(qiáng)度的特性值除以材料系數(shù)得到的值。構(gòu)件系數(shù):構(gòu)件性能極限值的不準(zhǔn)確性、構(gòu)件尺寸誤差的影響、構(gòu)件的重要程度(對象構(gòu)件達(dá)到極限時對于結(jié)構(gòu)物整體的影響)等,考慮這些內(nèi)容的安全系數(shù)。設(shè)計(jì)極限值:把用材料設(shè)計(jì)值設(shè)定的性能極限值除以構(gòu)件系數(shù)得到的值。結(jié)構(gòu)物系數(shù):結(jié)構(gòu)物的重要程度、達(dá)到極限狀態(tài)時的社會影響、經(jīng)濟(jì)性等,為了考慮這些內(nèi)容的安全系數(shù)。位移:撓度、軌面的不同變形、軌面橫向振動位移等等的總稱。軌面的不同變形:通常時以及地震時在軌面發(fā)生的錯位與三角坑。橫向的振動位移:地震時在軌面上發(fā)生的線路垂直方向的水平位移。脫軌系數(shù):是判斷通常時脫軌可能性用的指標(biāo),車輪橫向力除以輪重的值。輪重減載率:是判斷通常時脫軌可能性用的指標(biāo),將輪重減載量除以靜止輪重的基準(zhǔn)化值。軌道變形:主要指由于列車荷載的反復(fù)作用而產(chǎn)生的軌道不平順。結(jié)構(gòu)物的上部結(jié)構(gòu):一般是指從路基頂端以上的結(jié)構(gòu)物構(gòu)造,是橋臺、橋墩、梁等結(jié)構(gòu)物的總稱。結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ):位于橋臺、橋墩以及結(jié)構(gòu)物的下部,來自結(jié)構(gòu)物上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到地基結(jié)構(gòu)的總稱。PRC結(jié)構(gòu):在通常的使用狀態(tài)下允許裂縫的發(fā)生,通過采用型鋼的配置和預(yù)應(yīng)力控制裂縫的構(gòu)造。PC結(jié)構(gòu):在通常的使用狀態(tài)下不允許發(fā)生裂縫,采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)控制裂縫程度的構(gòu)造。結(jié)合梁:使鋼筋混凝土橋面板與鋼梁成為一體而運(yùn)用,利用兩者適當(dāng)?shù)腻e動牽制而合成的梁體。SRC結(jié)構(gòu):原則上在型鋼周圍配置鋼筋,用混凝土覆蓋技術(shù),型鋼部分與鋼筋混凝土部分在力學(xué)上成為一體,抵消外力的構(gòu)造?!窘忉尅吭诒緲?biāo)準(zhǔn)中,對使用的檢算相關(guān)術(shù)語以及與列車運(yùn)行相關(guān)的術(shù)語,對其重要的內(nèi)容進(jìn)行了定義。1.3符號在本標(biāo)準(zhǔn)中,將符號做如下定義:⑴安全系數(shù)γf:荷載作用系數(shù)γm:材料系數(shù)γa:結(jié)構(gòu)分析系數(shù)γb:構(gòu)件系數(shù)γi:結(jié)構(gòu)物系數(shù)⑵修正系數(shù)ρf:荷載作用修正系數(shù)ρm:材料修正系數(shù)⑶荷載作用Fk:荷載作用的特性值Fd:設(shè)計(jì)荷載作用i:設(shè)計(jì)沖擊系數(shù)βi:對于支承復(fù)線構(gòu)件的設(shè)計(jì)沖擊系數(shù)之降低系數(shù)⑷設(shè)計(jì)響應(yīng)值IRd:設(shè)計(jì)響應(yīng)值⑸材料的設(shè)計(jì)值fk:材料強(qiáng)度的特性值fn:材料強(qiáng)度的規(guī)格值fd:設(shè)計(jì)材料強(qiáng)度fg:地基勘察系數(shù)⑹構(gòu)件的參數(shù)Lb:梁體或者構(gòu)件的跨度⑺設(shè)計(jì)極限值ILd:設(shè)計(jì)極限值【解釋】在本標(biāo)準(zhǔn)中,對專門使用的符號確定了代表性的符號。
第2章設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)的基本要求⑴鐵道結(jié)構(gòu)物需要按照實(shí)現(xiàn)其目的、安全并且經(jīng)濟(jì)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。⑵在通常時,把車輛可以安全并且舒適地運(yùn)行的結(jié)構(gòu)物作為設(shè)計(jì)基本,將合適的性能確定后需要進(jìn)行檢算。⑶在地震時,把對列車運(yùn)行安全性有利的結(jié)構(gòu)物作為設(shè)計(jì)基本,將合適的性能確定后需要進(jìn)行檢算。另外,對于大規(guī)模地震,由于確保列車運(yùn)行安全性有困難,所以考慮結(jié)構(gòu)物的重要程度等之后,從鐵道系統(tǒng)整體出發(fā)采取適當(dāng)?shù)膶Σ邽橐恕!窘忉尅筷P(guān)于⑴鐵道結(jié)構(gòu)物是支承大量客貨車輛運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)物,所以作為充分的高安全性、高耐久性的構(gòu)造是必要的,而且考慮經(jīng)濟(jì)性后進(jìn)行設(shè)計(jì)是重要的。關(guān)于⑵在通常時候,以進(jìn)行日常的軌道管理為前提,確保通過結(jié)構(gòu)物上的車輛運(yùn)行安全性與適當(dāng)?shù)氖孢m度為基本。其檢算方法,對于車輛與結(jié)構(gòu)物以及軌道進(jìn)行模型化,使用從車輛響應(yīng)得到的列車運(yùn)行安全性與舒適度相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行檢算為原則。但是在設(shè)計(jì)實(shí)際業(yè)務(wù)上求得這樣的車輛響應(yīng)很煩雜,所以在本標(biāo)準(zhǔn)中,與以往的設(shè)計(jì)一樣,根據(jù)列車荷載與沖擊荷載等的變動荷載作用,計(jì)算產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)物位移響應(yīng)值,使用針對適當(dāng)設(shè)定的結(jié)構(gòu)物位移極限值進(jìn)行檢算的方法。關(guān)于⑶與地表面相比地震增幅響應(yīng)發(fā)生的鐵道結(jié)構(gòu)物上,一般來說對車輛運(yùn)行安全性不利。但是鑒于最近關(guān)于地震時列車運(yùn)行安全性的基本試驗(yàn)與研究結(jié)果,通過在結(jié)構(gòu)物上賦予適當(dāng)?shù)膭偠?,即使對于相?dāng)強(qiáng)度的地震,保證車輛安全運(yùn)行性能是可能的。為此在本標(biāo)準(zhǔn)中,通過采用地震時對列車運(yùn)行安全性有利的結(jié)構(gòu)物,將使脫軌的可能性盡可能降低作為設(shè)計(jì)的基本考慮。另一方面,對于發(fā)生概率低、強(qiáng)烈的大規(guī)模地震,從日本兵庫縣南部地震和過去的地震災(zāi)害來看,由于既有線車輛的脫軌在地表面也發(fā)生,關(guān)于結(jié)構(gòu)物上的列車運(yùn)行安全性的實(shí)驗(yàn)以及解析雖然是在限定條件下進(jìn)行的,如果超過一定規(guī)模的地震運(yùn)動從橋軸垂直方向加上的話,僅利用結(jié)構(gòu)物的對策確保列車運(yùn)行安全性是有困難的。在最近日本新瀉縣中越地震時,在震源附近的高架橋上發(fā)生了列車運(yùn)行中的新干線列車脫軌事故。即使是這樣的場合,對于該規(guī)模的地震,通過地震早期檢測系統(tǒng)采取應(yīng)急措施,迅速減速、改善車輛特性、使用軌道防脫護(hù)軌等措施,能夠使災(zāi)害減輕。在軟件與硬件兩方面從鐵道系統(tǒng)整體來看,認(rèn)為有必要采取合適、有效的風(fēng)險降低手段,但是,這些具體的風(fēng)險降低手段,今后有必要進(jìn)一步研究開發(fā)。2.2設(shè)計(jì)的前提條件作為前提,基于本標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)場以適當(dāng)?shù)臈l件進(jìn)行施工,使用時結(jié)構(gòu)物及軌道處于正確的養(yǎng)護(hù)管理狀態(tài)下?!窘忉尅拷Y(jié)構(gòu)物的現(xiàn)場作業(yè)較多,施工是否良好對結(jié)構(gòu)物性能的影響相當(dāng)大。在設(shè)計(jì)階段,作為前提規(guī)定下來施工條件是重要的。在施工階段,對于不能滿足設(shè)計(jì)前提的施工條件,要在該時間和地點(diǎn)進(jìn)行必要的試驗(yàn),保證能得到所需要的性能。對結(jié)構(gòu)物上列車的響應(yīng),可以劃分為結(jié)構(gòu)物位移的問題和軌道變形引起的問題。為了確保與列車運(yùn)行性相關(guān)的需要性能,通常的使用要以正確的結(jié)構(gòu)物及軌道養(yǎng)護(hù)管理狀態(tài)為前提。在結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)時,要充分考慮容易進(jìn)行軌道養(yǎng)護(hù)管理的特性。2.3設(shè)計(jì)計(jì)算的精度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時規(guī)定在最終階段采用2位有效數(shù)字。【解釋】所謂最終階段是指在性能檢算中,公式(3.4.1)所示的γi·IRd/ILd之值。為了在這些數(shù)值上得到2位有效數(shù)字,在設(shè)計(jì)響應(yīng)值、設(shè)計(jì)極限值等數(shù)值上一般取3位有效數(shù)字是必要的。2.4設(shè)計(jì)計(jì)算書應(yīng)該記載的事項(xiàng)在設(shè)計(jì)計(jì)算書上需要明確記錄具有結(jié)構(gòu)物所需要的性能檢算計(jì)算過程。【解釋】對于必要的記載事項(xiàng),一般應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋”的規(guī)定。2.5設(shè)計(jì)圖應(yīng)該記載的事項(xiàng)在設(shè)計(jì)圖上除一般記載的事項(xiàng)外,將施工及養(yǎng)護(hù)管理?xiàng)l件等明確列出為宜?!窘忉尅筷P(guān)于一般必要的記載事項(xiàng),應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋”。為了施工、養(yǎng)護(hù)管理時確保結(jié)構(gòu)物的性能、充分滿足工程的目標(biāo),有必要將設(shè)計(jì)者的意圖、施工時的注意事項(xiàng)、結(jié)構(gòu)物養(yǎng)護(hù)管理中必要的事項(xiàng)等明確地表達(dá)下來。
第3章結(jié)構(gòu)物的要求性能與性能檢算3.1概述在結(jié)構(gòu)物的性能檢算時,需要根據(jù)使用目的確定其要求性能,使用恰當(dāng)?shù)臋z算指標(biāo),檢算是否滿足要求性能?!窘忉尅繛榱舜_定結(jié)構(gòu)物是否滿足要求性能的問題,有必要通過定量指標(biāo)評價其性能。在本標(biāo)準(zhǔn)中,雖然給出了目前技術(shù)水平下的定量評價方法,但是隨著技術(shù)的進(jìn)步,更先進(jìn)的方法將成為可能。能夠?qū)⒏鱾€性能更加直接地表現(xiàn)為指標(biāo)并可以進(jìn)行檢算的方法,就是可以利用的方法。3.2結(jié)構(gòu)物的要求性能⑴對結(jié)構(gòu)物而言,在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi),對應(yīng)“2.1設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容”,將確定要求的性能。⑵對結(jié)構(gòu)物來說,一般需要設(shè)定安全性、使用性和恢復(fù)性有關(guān)的要求性能。⑶安全性,在設(shè)計(jì)荷載作用下,結(jié)構(gòu)物避免產(chǎn)生威脅旅客及周圍人員生命的性能。在本標(biāo)準(zhǔn)中,將通常時以及地震時的列車運(yùn)行安全性有相關(guān)的位移作為性能項(xiàng)目,將這些性能按照以下(a)、(b)兩項(xiàng)做定義:(a)通常時的列車運(yùn)行安全性:在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi),在假設(shè)的通常所有荷載作用的基礎(chǔ)上,使車輛平滑地運(yùn)行的性能。(b)地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移:為了在地震時將導(dǎo)致車輛脫軌的可能性盡可能降低的性能,至少在L1級地震時將結(jié)構(gòu)物的位移控制在列車運(yùn)行安全規(guī)定值以內(nèi)的性能。⑷使用性,在設(shè)計(jì)荷載作用下,使結(jié)構(gòu)物的使用者舒適地使用結(jié)構(gòu)物的性能,使周圍人員舒適地生活的性能以及使結(jié)構(gòu)物發(fā)揮要求的各種功能的性能。在本標(biāo)準(zhǔn)中,把舒適度作為性能項(xiàng)目,將其性能如下定義:舒適度:在通常的使用狀態(tài)下,通過結(jié)構(gòu)物上的車輛車體振動滿足旅客舒適性的性能。⑸修復(fù)性,在設(shè)計(jì)荷載作用下,使結(jié)構(gòu)物的功能保持在能夠使用的狀態(tài),或者在短期內(nèi)保持可修復(fù)狀態(tài)的性能。在本標(biāo)準(zhǔn)中,將通常時軌道損傷的修復(fù)性、地震時與軌道損傷相關(guān)的位移作為性能項(xiàng)目,把這些性能按照以下(a)、(b)兩項(xiàng)予以定義。(a)通常時的軌道損傷的修復(fù)性:在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi),在假想的通常時的所有荷載作用下,軌道構(gòu)件在健全或者不維修條件下保持可能使用狀態(tài)的性能。(b)地震時與軌道損傷相關(guān)的位移:在地震時,軌道構(gòu)件在健全或者不維修條件下,保持可能使用的狀態(tài),或者在短期內(nèi)保持可能修復(fù)的損傷程度的性能。在L1級地震中,結(jié)構(gòu)物的位移造成的軌道損傷的修復(fù)性至少能夠保持在規(guī)定數(shù)值以內(nèi)的性能?!窘忉尅筷P(guān)于(2)對于結(jié)構(gòu)物,一般設(shè)定與安全性、使用性、修復(fù)性有關(guān)的要求性能。在解釋表3.2.1中給出了鐵道結(jié)構(gòu)物要求性能、一般的性能項(xiàng)目以及檢算的例子。在解釋表3.2.1所示的性能項(xiàng)目中,給出了在本標(biāo)準(zhǔn)中具體的檢算方法與極限值。對于在本標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定的性解釋表3.2.1鐵道結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)使用的要求性能、性能項(xiàng)目和檢算指標(biāo)的例子要求性能性能項(xiàng)目檢算指標(biāo)的例子安全性通常時的運(yùn)行列車運(yùn)行安全性變形位移地震時關(guān)系運(yùn)行列車運(yùn)行安全性的位移破壞*1屈服強(qiáng)度、位移解釋表3.2.1鐵道結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)使用的要求性能、性能項(xiàng)目和檢算指標(biāo)的例子要求性能性能項(xiàng)目檢算指標(biāo)的例子安全性通常時的運(yùn)行列車運(yùn)行安全性變形位移地震時關(guān)系運(yùn)行列車運(yùn)行安全性的位移破壞*1屈服強(qiáng)度、位移疲勞破壞*1疲勞強(qiáng)度、疲勞屈服強(qiáng)度穩(wěn)定*1基礎(chǔ)地基的穩(wěn)定、梁的翻轉(zhuǎn)力矩、升力公共安全*1保護(hù)層健全度、螺栓強(qiáng)度(延遲破損)使用性舒適度變形外觀*1裂縫寬度、應(yīng)力強(qiáng)度水密性*1裂縫寬度、應(yīng)力強(qiáng)度耐振動、噪音*1振動等級、噪音等級修復(fù)性關(guān)于損傷的修復(fù)性*1位移、變形、屈服強(qiáng)度、應(yīng)力強(qiáng)度通常時有關(guān)軌道損傷的修復(fù)性地震時關(guān)系到軌道損傷的位移*1根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋“進(jìn)行檢算的性能項(xiàng)目安全性:通常時的列車運(yùn)行安全性、地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移見“第6章動力響應(yīng)值的計(jì)算”、“第7章安全性的檢算”使用性:舒適度見“第6章動力響應(yīng)值的計(jì)算”、”第8章使用性的檢算”修復(fù)性:通常時的軌道損傷相關(guān)的修復(fù)性、地震時有關(guān)軌道損傷的位移見“第6章動力響應(yīng)值的計(jì)算”、”第9章修復(fù)性的檢算”。解釋表3.2.2本標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的性能項(xiàng)目以及檢算例子結(jié)構(gòu)種性能項(xiàng)目檢算指標(biāo)響應(yīng)值的計(jì)算限界值的設(shè)定與檢算簡支梁、連續(xù)等通常時的運(yùn)行安全性主梁的撓度6.4.2混凝土結(jié)構(gòu)梁的撓度6.4.3解釋表3.2.2本標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的性能項(xiàng)目以及檢算例子結(jié)構(gòu)種性能項(xiàng)目檢算指標(biāo)響應(yīng)值的計(jì)算限界值的設(shè)定與檢算簡支梁、連續(xù)等通常時的運(yùn)行安全性主梁的撓度6.4.2混凝土結(jié)構(gòu)梁的撓度6.4.3鋼與復(fù)合構(gòu)造梁的撓度7.2.3梁撓度的檢算橫梁的撓度6.4.4軌面的不同變形7.2.4軌面的不同變形的檢算支座垂直變形舒適度主梁的撓度6.4.2混凝土結(jié)構(gòu)梁的撓度6.4.3鋼與復(fù)合構(gòu)造梁的撓度8.2.3梁撓度的檢算橫梁的撓度6.4.4軌面的不同變形8.2.4支座垂直變形通常時軌道損傷相關(guān)的修復(fù)性支座垂直變形6.4.4軌面的不同變形9.2.3軌面的不同變形的檢算橋墩、橋臺、鋼構(gòu)高架橋等地震時關(guān)系到運(yùn)行安全性的位移振動位移(SI)6.4.5地震時的橫向振動位移7.3.2地震時的橫向振動位移檢算梁端折角6.4.6地震時的軌面的不同位移7.3.3地震時軌面的不同位移的檢算梁端錯位地震時關(guān)系到軌道損傷的位移梁端折角6.4.6地震時的軌面的不同位移9.3.2梁端錯位注:剛構(gòu)橋、拱橋、斜拉橋的支承軌道的梁部位以”簡支梁、連續(xù)梁”為準(zhǔn),對于橋墩部位以”橋墩、橋臺、剛構(gòu)高架橋”為準(zhǔn)。關(guān)于(5)修復(fù)性有以下所述的性能項(xiàng)目:軌道損傷的修復(fù)性:這是有關(guān)修復(fù)性的性能項(xiàng)目之一,是將軌道構(gòu)件在健全或者不修理情況下保持可使用狀態(tài),或者在短期內(nèi)控制在可修理程度的損傷性能。具體地對于構(gòu)成軌道的鋼軌、鋼軌扣件、軌道墊板、路基的損傷都有規(guī)定。關(guān)于修復(fù)性,考慮了以下兩個等級的性能水平:性能水平1:功能健全、不補(bǔ)修的條件下可使用的狀態(tài)。性能水平2:雖然短時間內(nèi)功能可以恢復(fù),但是需要補(bǔ)修的狀態(tài)。3.3性能檢算的原則⑴結(jié)構(gòu)物的性能檢算,需要對要求性能設(shè)定極限狀態(tài),通過肯定結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件沒有到達(dá)極限狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。⑵結(jié)構(gòu)物的性能檢算,需要考慮性能的時效變化,通過肯定在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)滿足設(shè)定的要求性能實(shí)現(xiàn)。【解釋】關(guān)于⑴設(shè)定結(jié)構(gòu)物要求的性能以后,使用與之對應(yīng)的等效極限狀態(tài)的方法,進(jìn)行檢算作為基本內(nèi)容。結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件如果到達(dá)所謂極限狀態(tài)的話,結(jié)構(gòu)物不能發(fā)揮其功能,各種異常隨之發(fā)生后,就不滿足要求性能了。在本標(biāo)準(zhǔn)中,遵照上述思想,采用確定沒有到達(dá)極限狀態(tài)的方法進(jìn)行性能檢算。設(shè)定極限狀態(tài)時,選定與結(jié)構(gòu)物或構(gòu)件的狀態(tài)、材料狀態(tài)、運(yùn)行于結(jié)構(gòu)物上的車輛狀態(tài)相關(guān)的指標(biāo),對要求性能確定適當(dāng)?shù)臉O限值。與此對應(yīng),計(jì)算由于各種荷載作用產(chǎn)生的動力響應(yīng)值,采用以響應(yīng)值不超過極限值進(jìn)行檢算。另外,極限值進(jìn)行設(shè)定時,有必要考慮動力響應(yīng)值計(jì)算上用的解析方法與模型的可靠性。關(guān)于⑵在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi),由于荷載作用引起結(jié)構(gòu)物中材料的變化、由損傷累積造成的結(jié)構(gòu)物保有性能發(fā)生時效變化,可使用適當(dāng)方法進(jìn)行檢算。具體來說,由于蠕變位移等產(chǎn)生的長期結(jié)構(gòu)物變化、由于材料老化引起的結(jié)構(gòu)物剛度降低等。要求性能在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)發(fā)生變化的因素預(yù)先就明確的情況下,也有必要考慮進(jìn)行檢算。3.4檢算的方法⑴性能檢算,需要按照“第4章荷載作用”,使用“3.6安全系數(shù)”中定義的安全系數(shù),用“第6章動力響應(yīng)值的計(jì)算”規(guī)定的方法計(jì)算出設(shè)計(jì)動力響應(yīng)值,以“第7章安全性的檢算”、“第8章使用性的檢算”、“第9章修復(fù)性的檢算”中規(guī)定的檢算方法為基礎(chǔ)進(jìn)行。⑵性能檢算,一般需要根據(jù)式(3.4.1)進(jìn)行。γi·IRd/ILd≤1.0(3.4.1)其中,IRd:設(shè)計(jì)響應(yīng)值ILd:設(shè)計(jì)極限值γi:結(jié)構(gòu)物系數(shù),根據(jù)“3.6安全系數(shù)”?!窘忉尅筷P(guān)于⑴在性能檢算中設(shè)計(jì)動力響應(yīng)值的計(jì)算流程、設(shè)計(jì)極限值以及檢算的流程,如解釋圖3.4.1所示。關(guān)于⑵在一般情況下,性能的檢算要考慮時效變化的影響,對于設(shè)計(jì)使用壽命終了時的狀態(tài),有必要根據(jù)公式(3.4.1)進(jìn)行檢算。公式(3.4.1)中的不等號方向,表示將性能的極限值ILd作為下限,對于ILd表示上限的場合,不等號方向相反。3.5動力響應(yīng)值的計(jì)算與極限值的設(shè)定⑴計(jì)算動力響應(yīng)值的函數(shù),作為原則,將荷載作用、構(gòu)件或材料的剛度為實(shí)際值時,計(jì)算的動力響應(yīng)值為平均值。⑵設(shè)定結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件的性能極限值用的函數(shù),作為原則,將材料強(qiáng)度與剛度取實(shí)際值時,極限值為平均值?!窘忉尅筷P(guān)于⑴、⑵在性能檢算時,要制訂計(jì)算動力響應(yīng)值的函數(shù)IR以及設(shè)定極限值的函數(shù)IL的相應(yīng)原則。對于使用根據(jù)新知識制訂的計(jì)算公式時,根據(jù)上述原則,它必須是描述動力響應(yīng)值或者極限值的平均值的公式,同時考慮到該公式的誤差,最好一起提出與之對應(yīng)的安全系數(shù)。另外,對于結(jié)構(gòu)物的變形或者車輛、軌道的響應(yīng)等,有時不根據(jù)公式計(jì)算,用直接數(shù)值給予極限值,該場合的極限值有必要考慮各自需求性能后做出規(guī)定。
3.6安全系數(shù)⑴安全系數(shù)包括:荷載作用系數(shù)γf、構(gòu)造解析系數(shù)γa、材料系數(shù)γm、構(gòu)件系數(shù)γb、結(jié)構(gòu)物系數(shù)γi。⑵荷載作用系數(shù)γf是為了考慮以下因素的安全系數(shù):從荷載作用的特性值向希望的方向的變動、設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)荷載作用的變化、荷載作用的特性對極限狀態(tài)波及的影響、環(huán)境的影響等。取在“4.3荷載作用系數(shù)”中規(guī)定的值。⑶構(gòu)造解析系數(shù)γa是為了考慮構(gòu)造解析的不確實(shí)性的安全系數(shù),取“第6章動力響應(yīng)值的計(jì)算”中規(guī)定的值。⑷材料系數(shù)γm是為了考慮以下因素的安全系數(shù):從材料強(qiáng)度的特性值向不希望的方向的變動、構(gòu)件與結(jié)構(gòu)物的材料特性差異、材料特性對于極限狀態(tài)的影響、材料特性的時效變化等,取”第5章材料”中規(guī)定的值。⑸構(gòu)件系數(shù)γb是為了考慮以下因素的安全系數(shù):構(gòu)件性能的極限值計(jì)算上的不確實(shí)性、構(gòu)件尺寸誤差的影響、構(gòu)件的重要程度也就是對象構(gòu)件到達(dá)一定極限狀態(tài)時對于結(jié)構(gòu)物整體的影響等,取有關(guān)各章中規(guī)定的值。⑹結(jié)構(gòu)物系數(shù)γi是為了考慮結(jié)構(gòu)物的重要程度、到達(dá)極限狀態(tài)時的社會影響的安全系數(shù),在本標(biāo)準(zhǔn)中,結(jié)構(gòu)物系數(shù)一般取1.0?!窘忉尅筷P(guān)于⑴~⑹在安全性的檢算方面,從荷載作用求出設(shè)計(jì)動力響應(yīng)值的過程中,使用荷載作用系數(shù)γf和構(gòu)造解析系數(shù)γa兩個安全系數(shù)。另外,在從材料特性求出設(shè)計(jì)極限值的過程中,使用材料系數(shù)γm和構(gòu)件系數(shù)γb兩個安全系數(shù),進(jìn)而在對設(shè)計(jì)動力響應(yīng)值和構(gòu)件性能的設(shè)計(jì)極限值進(jìn)行比較的階段,使用結(jié)構(gòu)物系數(shù)γi。使用了以上5個安全系數(shù)的檢算方法,由于是與性能相應(yīng)的合適的值,所以在概念上對于其它性能的檢算也適用。荷載作用系數(shù)γf由于荷載作用的種類不同而變化的同時,還由于性能項(xiàng)目的種類以及研究對象對動力響應(yīng)值的荷載作用影響而不同(比如最大值、最小值中哪個施加不利影響等問題)。構(gòu)造解析系數(shù)γa中,因?yàn)楦鶕?jù)計(jì)算動力響應(yīng)值的函數(shù)IR是以“3.5動力響應(yīng)值的計(jì)算以及極限值的設(shè)定”賦予平均值為原則,所以有必要用系數(shù)γa考慮由于IR函數(shù)變動的成分。所謂用構(gòu)件系數(shù)γb考慮的構(gòu)件的重要程度,比如像主構(gòu)件比次級構(gòu)件重要那樣,是根據(jù)居于結(jié)構(gòu)物中的對象構(gòu)件起的荷載作用判斷的。另外,設(shè)定極限值的函數(shù)IL是以“3.5動力響應(yīng)值的計(jì)算以及極限值的設(shè)定”賦予平均值為原則,所以有必要將來自該函數(shù)的變動系數(shù)用構(gòu)件系數(shù)γb考慮。結(jié)構(gòu)物系數(shù)γi中,對象結(jié)構(gòu)物的重要程度或者到達(dá)極限狀態(tài)后的社會影響之外,防災(zāi)的重要性、補(bǔ)修時需要的經(jīng)費(fèi)等經(jīng)濟(jì)因素也包含在內(nèi)。安全系數(shù)上考慮到的內(nèi)容及其使用方法,匯總后如解釋表3.6.1所示。安全系數(shù)是按照作為對象性能而規(guī)定的,不一定取同一數(shù)值。而且,安全系數(shù)雖然是將考慮到的不確實(shí)性分割后而分配的,但也可以將這些匯總后使用。在本標(biāo)準(zhǔn)中,從與其他的”鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋”匹配的觀點(diǎn)出發(fā),采用了5個安全系數(shù)對性能進(jìn)行檢算的方法,安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值按照解釋表3.6.2所示選取。解釋表3.6.1安全系數(shù)考慮的內(nèi)容及其使用方法安全系數(shù)考慮的內(nèi)容使用的項(xiàng)目響應(yīng)值⒈荷載作用的偏差⑴從荷載作用的數(shù)據(jù)可以判斷的部分⑵從荷載作用的數(shù)據(jù)不能判斷的部分(統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足、偏差、設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)的變化、計(jì)算方法的不準(zhǔn)確等引起的因素)⒉到達(dá)極限狀態(tài)影響的程度⒊計(jì)算響應(yīng)值時結(jié)構(gòu)分析的不準(zhǔn)確性特性值Fk荷載作用系數(shù)γf解釋表3.6.1安全系數(shù)考慮的內(nèi)容及其使用方法安全系數(shù)考慮的內(nèi)容使用的項(xiàng)目響應(yīng)值⒈荷載作用的偏差⑴從荷載作用的數(shù)據(jù)可以判斷的部分⑵從荷載作用的數(shù)據(jù)不能判斷的部分(統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足、偏差、設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)的變化、計(jì)算方法的不準(zhǔn)確等引起的因素)⒉到達(dá)極限狀態(tài)影響的程度⒊計(jì)算響應(yīng)值時結(jié)構(gòu)分析的不準(zhǔn)確性特性值Fk荷載作用系數(shù)γf結(jié)構(gòu)分析系數(shù)γa極限值⒈材料強(qiáng)度的偏差⑴從材料試驗(yàn)可以判斷的部分⑵從材料試驗(yàn)不能判斷的部分(試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不足與偏差、質(zhì)量管理的程度、時效變化等引起的因素)⒉到達(dá)極限狀態(tài)影響的程度⒊極限值設(shè)定的不確實(shí)性、構(gòu)件尺寸的偏差、構(gòu)件的重要程度等材料強(qiáng)度的特性值fk材料系數(shù)γm構(gòu)件系數(shù)γb結(jié)構(gòu)物的重要程度、到達(dá)極限狀態(tài)時的社會影響、經(jīng)濟(jì)性等結(jié)構(gòu)物系數(shù)γi解釋表3.6.2安全系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值安全系數(shù)要求性能荷載作用系數(shù)γf結(jié)構(gòu)分析系數(shù)γa材料系數(shù)γm構(gòu)件系數(shù)γb結(jié)構(gòu)物系數(shù)γiγcγrγs安全性通常時的運(yùn)行安全性1.01.0(1.0)(1.0)(1.0)1.01.0地震時關(guān)系到運(yùn)行安全性的位移1.01.01.31.01.051.0—使用性舒適度1.01.0(1.0)(1.0)(1.0)1.01.0修復(fù)性通常時與軌道損傷相關(guān)的修復(fù)性1.01.0(1.0)(1.0)(1.0)1.01.0地震時關(guān)系到軌道損傷的位移1.01.01.31.01.051.0—注:()是按照需要在檢算時用的系數(shù)3.7修正系數(shù)⑴修正系數(shù),規(guī)定用荷載作用修正系數(shù)ρf以及材料修正系數(shù)ρm。⑵荷載作用修正系數(shù)ρf,將荷載作用的規(guī)格值或者公稱值變換成特性值為目的的系數(shù)。⑶材料修正系數(shù)ρm,將材料強(qiáng)度的規(guī)格值變換成特性值為目的的系數(shù)。【解釋】關(guān)于⑴~⑶關(guān)于荷載作用以及材料特性,必須規(guī)定特性值與規(guī)格值或者公稱值不同的場合,將規(guī)格值或者公稱值利用適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)變換成特性值。
第4章荷載作用4.1概要⑴對于結(jié)構(gòu)物的性能檢算,需要將設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)假定的荷載作用(恒載作用、活載作用、隨機(jī)荷載作用),按照要求性能,在以適當(dāng)組合的基礎(chǔ)上進(jìn)行考慮。⑵設(shè)計(jì)荷載作用Fd,規(guī)定為荷載作用的特性值Fk乘以荷載作用系數(shù)γf得到的值。⑶本標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)荷載作用的組合,根據(jù)表4.1.1確定。表4.1.1設(shè)計(jì)荷載作用的組合要求性能性能項(xiàng)目設(shè)計(jì)荷載作用的組合安全性通常時的列車運(yùn)行安全性恒載作用+活載作用地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移恒載作用+隨機(jī)荷載作用+次要活載作用使用性舒適度恒載作用+活載作用修復(fù)性通常時有關(guān)軌道損傷的修復(fù)性恒載作用+活載作用地震時有關(guān)軌道損傷的位移恒載作用+隨機(jī)荷載作用+次要荷載作用【解釋】關(guān)于⑴在結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)上應(yīng)該考慮的荷載作用,根據(jù)連續(xù)性、變化的程度和發(fā)生概率,一般地按照恒載作用、活載作用、隨機(jī)荷載作用分類。恒載作用其變化小到幾乎可以忽視,是連續(xù)地施加影響的荷載作用,有靜荷載作用、預(yù)應(yīng)力等,混凝土的收縮以及蠕變的影響也與恒載作用同樣看待為宜。活載作用是頻繁或者連續(xù)地作用,其變化不能忽視的荷載作用,有列車荷載、沖擊荷載、離心荷載、車輛橫向力、車輪橫向力、列車制動力、啟動荷載、無縫線路鋼軌縱向力、溫度變化的影響、風(fēng)荷載、雪荷載等。隨機(jī)荷載作用是設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)發(fā)生概率極小,但是一旦發(fā)生其影響非常之大的荷載作用,有地震的影響、沖擊荷載等。在性能檢算上,按照要求性能以及性能項(xiàng)目,必須將這些荷載作用在組合的基礎(chǔ)上考慮。關(guān)于⑵設(shè)計(jì)荷載作用,規(guī)定對于各個荷載作用,設(shè)計(jì)荷載作用為荷載作用的特性值乘以荷載作用系數(shù)。荷載作用的特性值按照要求性能以及性能項(xiàng)目規(guī)定,依照“4.2荷載作用的特性值”計(jì)算。荷載作用系數(shù)按照要求性能、性能項(xiàng)目、荷載作用的種類,依照“4.3荷載作用系數(shù)”規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。關(guān)于⑶在性能的檢算上,與恒載作用組合的活載作用,僅僅取一個作為對象的情況很少,一般是同時將多個活載一起考慮。但是,即使是同時應(yīng)該考慮的活載作用,由于最大值的期望值同時發(fā)生的可能性一般認(rèn)為很小,所以對于將多個活載作用組合的場合,為了合理而且經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)而有必要進(jìn)行某些調(diào)整。為此,在相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的”鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋”中,一般將活載作用分成主要荷載作用和次要荷載作用,按照“4.2荷載作用的特性值”規(guī)定的那樣,主要活載作用的特性值取最大值的期望值,次要活載作用的特性值,按照主要活載作用或者隨機(jī)荷載作用的組合,規(guī)定適當(dāng)?shù)闹怠_@里,所有的活載作用,既可以是主要活載作用,也可以是次要活載作用,所以,把一方面作為主要而把另一方面作為次要的場合,常常也可以有其相反的荷載作用組合。但是,對已經(jīng)明確不構(gòu)成決定因素的組合,可以省略檢算過程。隨機(jī)荷載作用在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)發(fā)生的概率極小,但是一旦發(fā)生,是影響非常大的荷載作用。對其組合到活載作用的場合,一般地作為次要活載作用考慮為宜。在沒有必要將活載作用區(qū)別成主要與次要的時候,只是作為活載作用進(jìn)行考慮。在本標(biāo)準(zhǔn)中,通常時檢算的活載作用,一般只是列車荷載及沖擊荷載,由于沒有必要區(qū)別主要與次要,所以不使用主要活載作用;而在地震時的檢算中,將列車荷載作為次要活載作用,規(guī)定與作為隨機(jī)荷載作用的地震影響相組合。4.2荷載作用的特性值⑴荷載作用的特性值,需要按照要求性能恰當(dāng)?shù)卮_定。⑵確定隨機(jī)荷載作用特性值的場合,地震的影響需要根據(jù)“鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(抗震設(shè)計(jì))”中的規(guī)定進(jìn)行。⑶次要荷載作用的特性值,規(guī)定按照與隨機(jī)荷載作用的組合合適地加以確定。⑷與荷載作用的規(guī)格值或者公稱值有不同定義的場合,荷載作用的特性值取規(guī)格值或者公稱值乘以荷載作用修正系數(shù)ρf的取值?!窘忉尅筷P(guān)于⑴恒載作用以及活載作用的特性值,按照要求性能考慮設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)的變化或者發(fā)生概率后再確定為宜。即使是相同性能項(xiàng)目的檢算,按照不同特性值進(jìn)行其檢算為宜。關(guān)于⑶表4.3.1荷載作用γf要求性能性能項(xiàng)目荷載作用的種類荷載作用γf安全性通常時的列車運(yùn)行安全性所有的荷載作用1.0地震時關(guān)系到列車運(yùn)行安全性的位移所有的荷載作用1.0表4.3.1荷載作用γf要求性能性能項(xiàng)目荷載作用的種類荷載作用γf安全性通常時的列車運(yùn)行安全性所有的荷載作用1.0地震時關(guān)系到列車運(yùn)行安全性的位移所有的荷載作用1.0使用性舒適度所有的荷載作用1.0修復(fù)性通常時與軌道損傷有關(guān)的修復(fù)性所有的荷載作用1.0地震時關(guān)系到軌道損傷的位移所有的荷載作用1.04.3荷載作用系數(shù)荷載作用γf,一般根據(jù)表4.3.1確定。【解釋】⑴恒載作用的荷載作用系數(shù)由于靜荷載作用引起的結(jié)構(gòu)物位移,一般在軌道鋪設(shè)以前就明確,所以在施工中將其抵消。在通常時的列車運(yùn)行安全性、舒適度以及軌道損傷有關(guān)的修復(fù)性的檢算中,恒載作用的變化影響很小,所以荷載作用系數(shù)一般取1.0。⑵活載作用的荷載作用系數(shù)在通常時的列車運(yùn)行安全性、舒適度以及軌道損傷有關(guān)的修復(fù)性的檢算中,只是使用列車荷載作用以及沖擊荷載作用的特性值進(jìn)行檢算,在把各種各樣因素假想后,規(guī)定安全方面的極限值,為此荷載作用系數(shù)一般取1.0。⑶隨機(jī)荷載作用的荷載作用系數(shù)隨機(jī)荷載作用,是在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)發(fā)生概率極小的荷載作用,以將其特性值適當(dāng)規(guī)定為前提,荷載作用系數(shù)一般取1.0。4.4荷載作用的種類與特性值的計(jì)算4.4.1概述荷載作用的特性值,遵循后述的“4.4.2靜荷載作用”~“4.4.6地震的影響”,規(guī)定按照荷載作用的種類而計(jì)算。但是,對于本節(jié)沒有指出的事項(xiàng),需要根據(jù)相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的”鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行?!窘忉尅吭诒緲?biāo)準(zhǔn)中列出的動力響應(yīng)值的計(jì)算、極限值的設(shè)定以及檢算的方法,要使用本節(jié)給出的靜荷載作用、列車荷載作用、沖擊荷載作用、地震影響的特性值,遵循“4.5設(shè)計(jì)荷載作用的組合”為前提而進(jìn)行制訂。4.4.2靜荷載作用(D)靜荷載作用的特性值,使用相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的”鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”中給出的材料單位重量,基于設(shè)計(jì)圖紙尺寸計(jì)算為宜。但是,軌排重量等實(shí)際重量明確的靜荷載作用,原則上使用該值作特性值。【解釋】所謂靜荷載作用,是指把構(gòu)成結(jié)構(gòu)物的構(gòu)件或者附帶設(shè)備的重量引起的荷載作用模型化的數(shù)據(jù)。靜荷載作用特性值以實(shí)際重量為基本數(shù)據(jù),將其偏差調(diào)查后做決定為原則。但是,在實(shí)際的結(jié)構(gòu)物上,單位重量的偏差不太大,而且設(shè)計(jì)尺寸也有相應(yīng)的精度,所以使用相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的”鐵道結(jié)構(gòu)物等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其解釋”中給出的材料單位重量,基于設(shè)計(jì)圖紙尺寸計(jì)算特性值為宜。對于像道砟那樣能預(yù)想到由于維護(hù)等產(chǎn)生顯著變化的情況,有必要將特性值按照性能項(xiàng)目分別規(guī)定。4.4.3列車荷載作用(L)⑴概述列車荷載作用,包括機(jī)車荷載作用、電車荷載作用、內(nèi)燃動車荷載作用、新干線荷載作用,需要根據(jù)以下(a)~(e)確定特性值以及荷載作用方法。(a)常時列車運(yùn)行安全性檢算上使用的列車荷載作用:①列車荷載作用的特性值,包含列車以及車輛對于結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件給以最大影響的程度,基于軸配置、車輛實(shí)際重量以及最大載荷重量而確定。②列車荷載作用,取對于結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件給以最大影響范圍的荷載。但是,將列車荷載中途切斷而作用在2個點(diǎn)以上的荷載作用,一般不進(jìn)行這樣的考慮為宜。③雙線鐵路橋梁或者構(gòu)件的場合,列車荷載作用在雙線同時作用荷載,在這種場合,取同方向與反方向中對結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件最不利情況。(b)地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移檢算中用的列車荷載作用:①列車荷載作用的特性值,基于列車或者車輛的使用狀況而規(guī)定。②雙線鐵路橋梁或者構(gòu)件的場合,按照使用狀況規(guī)定荷載作用線數(shù)。(c)與舒適度有關(guān)的使用性檢算中用的列車荷載作用:①列車荷載作用的特性值,基于列車或者車輛的使用狀況而規(guī)定。②雙線鐵路橋梁或者構(gòu)件的場合,按照使用狀況規(guī)定荷載作用線數(shù)。(d)通常時軌道損傷相關(guān)的變形檢算上用的列車荷載作用:列車荷載作用的特性值以及載荷作用方法,以(a)常時列車運(yùn)行安全性檢算上使用的列車荷載作用為基準(zhǔn)規(guī)定為宜。(e)地震時有關(guān)軌道損傷的位移檢算上用的列車荷載作用:列車荷載作用的特性值以及載荷作用方法,以(b)地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性的位移檢算上用的列車荷載作用為基準(zhǔn)規(guī)定為宜。⑵標(biāo)準(zhǔn)列車荷載作用的設(shè)定按照⑴中的(a)~(e),把列車荷載作用的特性值規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)列車荷載作用為宜?!窘忉尅筷P(guān)于⑴性能檢算上使用的列車荷載作用特性值的設(shè)定方法,將列車荷載作用按照載荷作用的線路條數(shù)為例如解釋表4.4.1所示。表4.4.1表4.4.1列車荷載作用特性值的設(shè)定與載荷作用的線路條數(shù)要求性能性能項(xiàng)目特性值的設(shè)定載荷作用的線路條數(shù)1~2線3~4線5線以上安全性通常時的運(yùn)行安全性最大裝載全部線路地震時關(guān)系到運(yùn)行安全性的位移基于使用狀況規(guī)定*1123使用性舒適度基于使用狀況規(guī)定*1123修復(fù)性通常時有關(guān)損傷的修復(fù)性最大裝載全部線路地震時關(guān)系到損傷的位移基于使用狀況規(guī)定*1123*1對于新干線、電車、內(nèi)燃動車基于定員乘車、對于機(jī)車基于通常的牽引重量而定。關(guān)于⑴(a)通常時的列車運(yùn)行安全性檢算上用的列車荷載作用,必須按照最不利的情況規(guī)定。在單線線路的結(jié)構(gòu)物上通過時的鐵道車輛響應(yīng),雖然空車時稍微不利,但是對于載重量不那么依存。另一方面,在雙線以上線路的結(jié)構(gòu)物上通過時,重點(diǎn)檢算的線路是空車,非檢算的線路達(dá)到最大載重的場合下,動力響應(yīng)值傾向于最大。在列車荷載作用的特性值設(shè)定上,雖然有必要對該影響適當(dāng)?shù)乜紤],但是由于設(shè)計(jì)上操作煩瑣,在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:使用根據(jù)估計(jì)最大載重的軸重確定的列車荷載作用特性值,以此載荷作用擴(kuò)大到全部線路?!?.2通常時的列車運(yùn)行安全性的檢算”中指出的極限值,根據(jù)這個狀態(tài)下的列車荷載作用計(jì)算的動力響應(yīng)值設(shè)定對應(yīng)的值。鐵道車輛在設(shè)計(jì)時確定的重量而后制造,同一種類的車輛實(shí)際重量的偏差極小。旅客列車的最大載重重量,可以根據(jù)最大乘車人員數(shù)量的重量預(yù)測。如果從乘車滿員試驗(yàn)的結(jié)果來看,座席部位以外的地板對應(yīng)的乘客重量為最大7.8kN/m2(12人/m2×0.65kN/人),使用這個數(shù)值可以預(yù)測最大載重重量。另一方面,貨物列車的牽引載荷,如果從裝載容積和載荷的種類推算重量的話,認(rèn)為是充分的。關(guān)于⑴(b)地震時有關(guān)列車運(yùn)行安全性位移的檢算上用的列車荷載作用,作為次要活載作用,基于滿員乘車時軸重確定特性值為宜。對于機(jī)車荷載作用可以按照基于通常時的載荷重量得到的牽引等分布荷載作用而規(guī)定。而且,雙線以上的線路的結(jié)構(gòu)物上,一般地根據(jù)解釋表4.4.1將列車荷載作用規(guī)定為載荷作用的線路條數(shù)為宜。關(guān)于⑴(c)有關(guān)舒適度的使用性檢算上用的列車荷載作用,基于滿員時軸重或者通常時的牽引重量而做規(guī)定為宜。結(jié)構(gòu)物上通過鐵道車輛的響應(yīng),因?yàn)椴惶来嬗诔塑嚶剩ㄝd重量),所以一般只研究定員時軸重就可以了。而且,在雙線以上線路的結(jié)構(gòu)物上,根據(jù)解釋表4.4.1將列車荷載作用規(guī)定為載荷作用線路條數(shù)為宜。關(guān)于⑵1)機(jī)車載荷作用EA作為機(jī)車中標(biāo)準(zhǔn)列車載荷作用的一例,將EA載荷表示在解釋圖4.4.1上,這是像解釋圖4.4.2那樣把日本JR公司的機(jī)車作為基本模型得到的。這樣,將適當(dāng)?shù)妮S重以及牽引等分布荷載作用轉(zhuǎn)換的EA荷載作用,對于包含給予結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件最大影響的列車或者車輛的場合,將EA荷載作用取最大載重時的列車荷載特性值為宜。2)動車載荷作用M作為電車或者內(nèi)燃動車的荷載中標(biāo)準(zhǔn)列車荷載作用的一例,將M荷載作用表示在解釋圖4.4.3上,這是將日本JR公司標(biāo)準(zhǔn)使用著的20m長車輛的軸配置作為基本模型得到的。雖然軸重因車輛的形式而不同,但是選取JR公司車輛重量最重的201系列電動車為對象,將乘車率350%程度的最大限度乘車人員計(jì)算在內(nèi)的話,如圖4.4.4顯示的那樣,軸重的特性值是180kN。這樣地,將適當(dāng)?shù)妮S重賦予的動車M荷載作用,對于包含對結(jié)構(gòu)物或者構(gòu)件最不利影響,將動車載荷作用取最大載重時的列車荷載的特性值為宜。3)新干線電車組載荷作用作為新干線荷載中的標(biāo)準(zhǔn)列車荷載作用的一例,將H荷載表示在解釋圖4.4.5上,這是將日本JR公司標(biāo)準(zhǔn)使用著的25m長車輛的軸配置作為基本模型得到的。因?yàn)橛糜贖荷載作
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