冷志堅，孟奎

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430014）

作為鐵路建設(shè)當中重要的大型施工裝備之一的架橋機，一旦出現(xiàn)問題將導(dǎo)致大量的人員傷亡以及巨額的財產(chǎn)損失。近些年來，由于架橋機導(dǎo)致的鐵路事故頻頻發(fā)生，引起了人們的廣泛關(guān)注。要想對其進行有效的預(yù)防，就需要對其進行損傷識別，下面我們主要就鐵路架橋機損傷識別的研究進展與展望進行相關(guān)的分析。

1 鐵路架橋機的損傷識別方法

現(xiàn)階段，對于鐵路架橋機損傷識別的研究，就其總的發(fā)展歷程而言，我國的相關(guān)學(xué)者對其進行的研究主要為以下3個階段。

1.1 第1階段:只檢測其中重要的受力位置

在鐵路架橋機當中鋼絲繩是主要的受力部位，通常情況下，在經(jīng)過長時間的使用后會產(chǎn)生一定的損傷，其類別有變形、斷絲、銹蝕或者磨損等情況，如果損傷情況較為嚴重，又沒有對其進行及時的發(fā)現(xiàn)解決，就會在架梁時導(dǎo)致斷裂情況的出現(xiàn)。針對這種現(xiàn)象，楊磊等人表示需要通過無損檢測的手段來對鋼絲繩進行定期檢測，故此對于鋼絲繩的損傷情況就可以做到及時開展并處理，同時還能夠有效的避免由于提早更換鋼絲繩所帶來的經(jīng)濟損失。而在鐵路架橋機當中損傷的問題還有很多，這只是其中之一，要想真正的確保鐵路建設(shè)的安全穩(wěn)定，還需對其他問題進行探析。

1.2 第 2 階段：全面檢測鐵路架橋機

在對造成鐵路架橋機事故發(fā)生的因素進行研究后，劉愛國和俞勇等人發(fā)現(xiàn)，之所以會造成鐵路架橋機事故，其最重要的一點就是在制造與拼裝的過程中，沒有嚴格按照相關(guān)要求進行所造成，在該前提之下，為了從根本上確保鐵路架橋機的安全，指出了在鐵路架橋機制造、拼裝階段的安全技術(shù)檢驗項目，其中主要有相關(guān)的技術(shù)資料、部件的外形和制造、拼裝的環(huán)境、構(gòu)成該部件的金屬結(jié)構(gòu)、構(gòu)成該部件的主要零件、部件當中的安全裝置和液壓系統(tǒng)以及電氣、防護和試驗等8個主項目；同時對于不同主項目間負責檢測的具體項目，也進行了詳細的說明，和第1階段當中單單采用無損檢測的手段對鋼絲繩做定期檢測的方式相比，該檢測導(dǎo)致事故發(fā)生原因的方法能夠?qū)﹁F路架橋機的整體安全情況進行全面的掌握，對其安全性能進行有效的保證，從而對事故的發(fā)生做到有效的預(yù)防，然而這種該方法卻沒有對檢測結(jié)果的安全評定標準進行詳細的說明，只是單純的對需要進行狀態(tài)檢測的項目做了簡要分析?；诖?，呂偉指出了評定檢測結(jié)果的標準，同時還根據(jù)檢測部件的不同進行了分類，主要有電氣類、無損檢測類、液壓類、金屬結(jié)構(gòu)類和鋼絲繩類，同時每一種類別的評定標準必須要和有關(guān)的行業(yè)標準相符，另外還將安全評估進行了等級劃分，分別為優(yōu)良、合格與不合格，在對鐵路架橋機的安全情況進行評估的時候，該方法比較實用。

1.3 基于結(jié)構(gòu)動力特性的結(jié)構(gòu)損傷識別方法

一些研究人員通過研究鐵路架橋機的動力特性來對其損失部分及其程度進行相應(yīng)的分析。張超利用模態(tài)分析的方法對鐵路架橋機進行了相應(yīng)的研究，由此得出鐵路架橋機的前5階模態(tài)頻率，并將其作為判定損傷的依據(jù)，同時和支持矢量機算法相結(jié)合，如此能夠?qū)軜驒C具體損傷的部位和損傷嚴重與否進行判定。王麗英等人在進行研究的過程中，主要對架橋機的裂紋損傷進行了相應(yīng)的分析，利用模態(tài)保證標準和架橋機固有的頻率，同時和改進后的布谷鳥算法相結(jié)合來有效的識別架橋機具體的損傷部位及損傷程度，這種識別的方式在精度方面更高。趙文杰在對架橋機損傷識別進行研究時主要以鐵路架橋機的頻率改變率、損傷信號及頻率平方改變率作為損傷指標，并和 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合來進行，該方法的主要優(yōu)勢在于，能夠在一定程度上較準確的對部位的損傷程度以及具體的損傷部位做出相應(yīng)的識別分析。楊紹普等在對架橋機進行損傷識別研究時會將其動剛度及其模態(tài)應(yīng)變能力作為安全因子，同時將其作為識別損傷的依據(jù)，主要做法就是通過仿真分析驗證的方法來獲取基于安全因子構(gòu)造的損傷識別指標，以此作為識別架橋機損傷的方法，在精準度方面有了很大的提高。

通常情況下，基于動力特性的結(jié)構(gòu)損傷識別方法往往會用到架橋機的模態(tài)參數(shù)，然而上述研究人員獲取模態(tài)參數(shù)的方法則是通過有限元仿真分析得來，在后來建立損傷指標的過程中，通常也是將獲取的模態(tài)參數(shù)作為參照來分析，通過對損傷指標的有效應(yīng)用，能夠?qū)軜驒C的損傷程度和具體的損傷部位做到主動發(fā)現(xiàn)，這和工作人員采用無損檢測設(shè)備來對架橋機的損傷位置進行盲目尋找的方式相比，所顯現(xiàn)出來的優(yōu)勢顯而易見，然而我們這里提到的識別方法都是建立在簡單的試驗?zāi)Ｐ突蛘邤?shù)值模擬當中，其是否能夠應(yīng)用到具體的工作當中去？效果如何？仍然要做更深一步的研究分析。

2 鐵路架橋機的損傷識別方法的局限性

2.1 結(jié)構(gòu)損前的模態(tài)和物理參數(shù)

在對鐵路架橋機進行損傷識別的時候，既有方法往往需要將其損傷之前的物理參數(shù)和模態(tài)作為依據(jù)來進行?，F(xiàn)階段在鐵路所使用的架橋機往往都使用了很長的一段時間，在使用過程中通常經(jīng)歷了多次改造、轉(zhuǎn)場以及拆裝，如此一來就對其物理參數(shù)和模態(tài)形成了相應(yīng)的干擾影響，所以正常情況下獲取架橋機在損傷之前的物理參數(shù)及模態(tài)相對較為困難。

2.2 未考慮鐵路架橋機施工現(xiàn)場的環(huán)境因素

在具體施工的過程中，鐵路架橋機的施工環(huán)境通常都較為復(fù)雜，在施工中所用到的動力往往需要利用發(fā)電機發(fā)電來提供，因此會形成一定的噪音污染，再者工程參建人員在指揮施工中所用到的對講機以及來回在架橋機上走動，都會對現(xiàn)場的實測結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的準確性造成一定影響。

2.3 未結(jié)合鐵路架橋機的現(xiàn)場作業(yè)工況

上面我們已經(jīng)提到過通常架橋機所處的施工環(huán)境都比較復(fù)雜，如下列幾種情況：①高低不平的支腿；②有時甚至因為現(xiàn)場施工的實際情況，而將架橋機主梁和支腿之間的某個構(gòu)件做鎖死處理，從而將二者變成了固接的方式，這時就會在很大程度上影響到實測結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。

2.4 在具體運用的過程中，損傷識別效果有待研究

要想有效的確保架橋機的安全性，有關(guān)規(guī)定表示必須要定期檢測架橋機，這對于具體施工中的安全將有著直接的關(guān)系。盡管現(xiàn)階段所采用的損傷識別方法在效果方面還比較理想，然而卻限于簡單模型試驗以及數(shù)值模擬研究，缺乏實踐，而架橋機在進行損傷識別時，對于具體的應(yīng)用效果更為看重。

再者，近幾年來在損傷識別方法的研究當中，以基于撓度影響線曲率的損傷識別較為熱門，該方法在實用價值方面較高，且便于操作，然而現(xiàn)階段該方法的主要研究對象是橋梁結(jié)構(gòu)，能夠在鐵路架橋機當中進行很好的應(yīng)用，就需要作更深入的探討。

3 展望

在進行了相關(guān)的分析探討之后，我們發(fā)現(xiàn)和既有的架橋機損傷識別方法相比，基于撓度影響線曲率損傷指標的損傷識別方法具有如下4點優(yōu)勢：①僅僅需要1臺位移撓度儀就可以完成操作，具有較強的便捷性；②由于施工現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境決定了具有較強抗干擾能力的位移撓度儀十分適合；③能夠?qū)Χ嗵幰约皢翁帗p傷進行識別，實用性強；④不需要結(jié)構(gòu)損傷前的物理參數(shù)和模態(tài)?，F(xiàn)階段利用撓度影響線曲率損傷指標進行損傷識別的研究只是在橋梁結(jié)構(gòu)當中進行了應(yīng)用，由于現(xiàn)階段既有其他的損傷識別方法的局限性，在對鐵路架橋機進行損傷識別時，可以將此方法運用到其中，需要注意的是，一定要和架橋機的具體施工情況相結(jié)合，比如鐵路架橋機存在支點高差、支腿與主梁連接方式的改變等。

在對上述情況進行分析探討后，我們總結(jié)認為，將來鐵路架橋機損傷識別方法的研究發(fā)展方向有以下幾點：①由于鐵路架橋機施工現(xiàn)場的復(fù)雜性，損傷識別方法需要具有較強的環(huán)境適應(yīng)能力；②在對架橋機進行損傷識別時所需要用到的數(shù)據(jù)較少，只需將施工現(xiàn)場的實測數(shù)據(jù)作為識別依據(jù)即可；③能夠不受架橋機復(fù)雜施工環(huán)境的影響，依然可以對損傷部分進行識別。

4 結(jié)語

架橋機的損傷識別技術(shù)作為一門新型技術(shù)，尚在研究的初步階段。就現(xiàn)階段的研究發(fā)展情況而言，如果要在具體的工程建設(shè)當中進行應(yīng)用，必須要通過更深一步的探索研究之后才可行。