铁路钢桁梁桥状态评估

文章编号:1003-4722(2006)S1-00143-03

铁路钢桁梁桥状态评估

潘志明

(广州铁路集团公司工务检测所,广东广州510600)

摘 要:以京广上行线洣河大桥为例介绍铁路钢桁梁桥的状态评估方法,为维修加固和更新改造提供依据。

关键词:铁路桥;钢桁梁;疲劳;状态评估中图分类号:U448.13;U446

文献标识码:A

Condition Assessment of Railway Steel Truss Girder Bridges

PAN Zhi -ming

(P ermanent W ay Inspection &T est Divisio n,Guangzho u Railway Gr oup Co.,L td.,Guang zho u 510600,China)

Abstract:By w ay of ex am ple o f M ihe River Bridge on the up line of Beijing -Guang zhou Rai-l w ay,the methods fo r condition assessment of r ailw ay steel truss girder bridges are illustrated to pro vide bases for maintenance,streng thening,upg rading and reconstruction o f the type of the bridges.

Key words:railw ay bridg e;steel truss g irder,fatigue,conditio n assessment

收稿日期:2006-03-30

作者简介:潘志明(1964-),男,工程师,1986年毕业于西南交通大学桥梁工程专业,工学学士。

1 前 言

既有线铁路桥梁由于历史原因或运营原因难免会出现一些病害,如战争年代钢梁腹板留下弹孔、桥梁振幅超限、支座位移超限、桥梁限界不足等。本文以京广上行线洣河大桥为例对既有线铁路钢桁梁桥检测进行介绍,为桥梁的维修加固和更新改造提供依据。2 桥梁概况

京广上行线洣河桥建于1935年,全桥位于平坡直线上。该桥由16孔钢梁组成,其结构布置为1@19.00m 上承式钢板梁+2@46.52m 华伦式钢桁梁+13@19.00m 上承式钢板梁,桥梁全长397.40m 。桁梁桁高9.208m,主桁中心距5.514m 。

洣河上行桥是一座建于解放前的铆接钢梁桥,已运营近70年,由于战争破坏、材料腐蚀等原因,该桥的梁体受到的损伤很多,1946年,铁路局对洣河桥进行修复,其第3孔由原第2、3孔被炸毁后落入

水中的钢材拼装而成。修复时为了连接炸断的杆件,增加了5处拼接点。但由于近年来京广铁路多次提速,列车过桥速度和运量不断增加,桥梁疲劳逐步成为突出问题。另外,该桥第3孔桁梁在列车通过时横向晃动明显,影响行车安全。

3 检测内容

参照《铁路桥梁检定规范》(以下简称《检规》)及其他规范相关规定,结合桥梁实际情况,主要进行了以下几项检测:桥梁结构振动试验、钢桁梁活动支座位移、钢桁梁列车荷载作用下动挠度监测、桥梁限界检查、桥梁外观调查、疲劳寿命评估。

4 检测仪器及设备

各项检测所需仪器设备如下。

桥梁振动:拾振器、放大器、INV306型数据采集与处理仪、雷达测速仪、微机。

钢桁梁动挠度:桥梁状态监测系统。143

铁路钢桁梁桥状态评估 潘志明

支座位移:位移计、电桥盒、YD-28动态应变仪、数据采集与处理仪、微机。

桥梁限界:钢卷尺。

桥梁外观调查:数码相机、钢卷尺。

疲劳寿命评估:应变片、电桥盒、YD-28动态应变仪、数据采集与处理仪、微机。5 检测方法及数据分析5.1 桥梁结构振动试验

本次试验主要采集第2、3孔下承华伦式桁梁在过往列车作用下产生的横向振动试验数据进行分析,以评估桁梁的技术状态。5.1.1 试验目的及测点布置

通过第2、3孔梁跨中横向振动幅值及自振频率的对比分析得出综合评判指标,与《检规》简支梁的通常值相比较来评估该桥的动力特征,判断该桥运营工作状态是否正常。拾振器布置在跨中(共4个),布置情况见图1

。

图1 钢桁梁拾振器和应力测试布置示意

5.1.2 试验数据分析

自振频率是反映结构本身动态特性的基本指标。当桥梁结构健全时,其频率特性具有保持性。而当结构某些部位发生病害时,由于刚度降低,在谱图上反映为自振频率下降甚至出现幅值较大的低频分量。

本试验通过测量用余振法确定结构的固有频率。其分析结果见表1。

表1 桥梁结构自振频率(横向)分析

第2孔桁梁

第3孔桁梁实测自振频率/H z 1.855 1.953《检规》限值/H z 2.149 2.149实测值与《检规》限值之比

0.863

0.909

从实测结果可见,两孔钢桁梁自振频率均小于《检规》规定的横向最低自振频率参考限值,不符合《检规》要求。

振动幅值的大小直接反映了结构抵抗外力作用

下变形的综合能力,其值越小说明结构抵抗外力的能力越大;其值太大,会影响桥梁的稳定性,危及桥梁结构的安全、线路的整体性、动态稳定性,进而影响行车安全。

列车通过时各测点实际量测得到的横向最大振幅值结果见表2。

表2 跨中横向最大振幅与《检规》规定值分析

项目

第2孔跨中第3孔跨中左下弦右下弦左下弦右下弦实测横向最大振幅A max /m m

货车 4.468 4.483 3.957 3.784客车 1.0010.949 1.534 1.453行快

1.817 1.912 1.871 1.705行包、客车最大测值与《检规》通常值之比 1.44 1.52 1.49 1.35货车最大测值与《检规》通常值之比

1.38

1.38

1.38

1.47

注:客车[120k m/h 《检规》通常值1.259mm;货车[80km/h

《检规》通常值3.245mm;《检规》安全限值6.66mm;/左右侧0是按面向线路里程增加方向左右侧为准。

从实测结果可见,客货车通过时第2、3孔桁梁的横向最大幅值均小于《检规》安全限值,但实测横向振幅有部分大于《检规》通常值,第2、3孔货车振幅通常值超限率均为41%,第2、3孔客车振幅通常值超限率分别为1.6%和23%,不满足《检规》要求。

从实测时域波形图(见图2)可以看出,在列车过后,第3孔所产生的余振持续的时间比第2孔长,说明第3孔桁梁的阻尼比第2孔桁梁小,第3孔桁梁的联结刚度较第2孔桁梁为弱,应引起重视。

图2 横向振动测点时域波形图

本次试验对第3孔桁梁的跨中横向加速度进行了测试,所录得的最大值为0.856m/s 2

,小于《检

规》所规定的横向加速度限值a max = 1.4m/s 2,满足《检规》要求。

5.2 钢桁梁动挠度监测

采用桥梁状态监测系统对第2孔钢桁梁进行了动挠度测试,测试结果:重车作用产生的下挠度为17.5mm,其挠跨比为1/2660,小于限值1/1500,即31m m,满足要求。图3为重车作用下的挠度曲

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桥梁建设 2006年增刊1