梁騰飛　程英鴿

[摘要]通過對鐵路橋梁進(jìn)行靜載試驗，可以直接而有效的掌握其工作情況和承載能力，對橋梁的實際工作情況做出綜合評估，對其平時的維護(hù)、加固以及改建工作提供一定的根據(jù)。本文以清綠支線黑河1#橋為例，分析了鐵路鋼桁梁橋靜載試驗的工況，加載方案及測點布置等，并對其試驗結(jié)果進(jìn)行了分析，希望能對其他類似橋型提供參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞]靜載試驗;鋼桁梁橋;承載能力;檢測

文章編號：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0010 - 03

橋梁是鐵道線路的咽喉，對于保證鐵路交通運輸?shù)陌踩皶惩ň哂兄匾饔?。伴隨著橋梁服役年限的增長，線路的提速，載荷的增加等因素，既有鐵路橋梁的工作狀態(tài)會出現(xiàn)下滑，會產(chǎn)生各種病害導(dǎo)致承載能力下降，這些問題都與結(jié)構(gòu)安全密切相關(guān)。因此對既有橋梁的承載能力進(jìn)行監(jiān)測，對其服役狀態(tài)進(jìn)行評估，是線路運營中必須重視的一個問題[1-5]。

進(jìn)行靜載試驗，是掌握鐵路橋梁實際工作情況以及結(jié)構(gòu)承載能力直接而有效的方法，通過在橋梁指定的截面位置處施加靜荷載效應(yīng)，實測靜應(yīng)變并計算應(yīng)力值及檢校系數(shù)，評估橋梁的強(qiáng)度。通過實測撓度，計算撓跨比，評估橋梁的剛度。依靠靜載試驗，除了對一些理論上難以計算位置的受力情況能有所掌握外，還可以發(fā)現(xiàn)一些在常規(guī)檢查中無法發(fā)現(xiàn)的隱蔽病害，從而對橋梁的安全工作情況進(jìn)行評估，為其維護(hù)、加固以及改建工作提供一定的根據(jù)[6]。本文以清綠支線黑河1#鋼桁梁橋為例，對其進(jìn)行靜載試驗，希望能對其他類似橋型提供參考和借鑒。

1橋梁概況

黑河l號橋橋址位于清綠支線線路里程k112+265. 34處，該橋由6孔下承式簡支鋼桁梁構(gòu)成，每孔的跨徑為44m，梁全長45. 320m，桁梁高度為7m，縱梁中心距2.Om，主桁中心距5.596m，斜桿理論長度8. 9m。由山海關(guān)橋梁廠于1958年建造，設(shè)計等級為中-22級。

2靜載試驗方案

2.1試驗?zāi)康募皟?nèi)容

靜載試驗一般通過車輛進(jìn)行等效加載，實測橋跨結(jié)構(gòu)撓度以及應(yīng)變，通過實測應(yīng)變值計算應(yīng)力及結(jié)構(gòu)檢校系數(shù)，評估橋梁的強(qiáng)度。通過實測撓度，計算撓跨比，并與計算值比較，評估橋梁的剛度。其檢測目的為，評價橋梁總體健康狀況，鑒定橋梁工程承載能力，為橋梁及鐵道線路的安全運營、養(yǎng)護(hù)及維修提高依據(jù)。其檢測內(nèi)容為，支座截面應(yīng)變;跨中截面撓度以及應(yīng)變。

2.2檢測孔選擇

對于多跨的橋梁，在確定其檢測孔時，需要綜合考慮各種因素。一般選擇受力計算最為不利且方便進(jìn)行腳手架搭設(shè)、方便測點布置及便于試驗時進(jìn)行加載的孔跨為檢測孔。該橋梁由6孑L跨徑44米的下承式拼裝簡支鋼桁梁組成，經(jīng)過綜合考慮，將第四孔鋼桁梁選為試驗對象檢測。鋼桁梁的三維圖如圖1所示。

2.3試驗工況及荷載布置

使用兩臺東風(fēng)4型機(jī)車作為試驗荷載實施加載，其軸重如圖2所示。為了全面了解該橋在試驗荷載下的受力性能，試驗計劃共選擇2個工況，主要加載工況有：跨中上弦桿，（A-A）的最大受壓;跨中下弦桿，（B-B）的最大受拉;具體見圖3。

根據(jù)簡支梁橋結(jié)構(gòu)受力特點得知，當(dāng)荷載布置方式不同時，不同截面處會產(chǎn)生不同的最大反應(yīng)，因此加載方案如下，工況1的荷載布置為試驗機(jī)車第一臺第一輪停在距東風(fēng)側(cè)端節(jié)點0. 9m的位置。工況2的荷載布置為試驗機(jī)車第一臺第一輪停在距東風(fēng)側(cè)端節(jié)點2. 7m的位置。

2.4測點布置

靜載試驗主要測定選定的檢測孔其跨中截面位置上弦桿，下弦桿以及端斜腹桿的應(yīng)變值，以及跨中位置的豎向撓度值。撓度計布置如圖3所示。通過應(yīng)變片對跨中上弦桿，的壓應(yīng)變及跨中下弦桿，的拉應(yīng)變進(jìn)行測量，其截面應(yīng)力測點的布置如圖4所示。

3 靜載試驗結(jié)果及分析

3.1靜應(yīng)力

分別實測上弦桿A3A4，A3，A4，和下弦桿E3E4，E3，E4，在四個不同測點處的應(yīng)變值，并計算相應(yīng)的應(yīng)力值及檢校系數(shù)，見表1。

校驗系數(shù)是判斷結(jié)構(gòu)工作狀況，評估其承載能力的一個重要指標(biāo)，一般要求該系數(shù)應(yīng)小于等于l，該系數(shù)的結(jié)果越小則說明結(jié)構(gòu)的安全儲備越大，其值如果過大則說明結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度較低，結(jié)構(gòu)剛度較低或結(jié)構(gòu)各部分的連接性較差等。由結(jié)果可知，該簡支鋼桁梁上弦桿的結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)均大于《鐵路橋梁檢定規(guī)范》規(guī)定的通常值（0. 90 -0. 95），下弦桿結(jié)構(gòu)檢校系數(shù)也略大于規(guī)范值（0. 70 -0. 80），說明鋼桁梁的強(qiáng)度儲備較低，所設(shè)計的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力不足。

3.2跨中撓度

鋼桁梁跨中實測撓度值如表2所示，可知該鋼桁梁的最大豎向撓跨比為1/1461，已經(jīng)超過了《檢規(guī)》中限值要求1/1500，表明該鋼桁梁橋的豎向剛度不滿足要求。

4結(jié)論

通過對鐵路橋梁進(jìn)行靜載試驗，可以直接而有效的掌握其工作情況和承載能力，對橋梁的實際工作情況做出綜合評估，對其平時的維護(hù)、加固以及改建工作提供一定的根據(jù)。進(jìn)行橋梁靜載試驗需要確定檢測孔，確定荷載工況及加載情況，確定測點的布置。通過測定靜應(yīng)力計算應(yīng)力值及檢校系數(shù)，評估橋梁的強(qiáng)度。通過實測撓度，計算撓跨比，評估橋梁的剛度。

通過對該簡支鋼桁梁橋進(jìn)行靜載試驗，發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度和剛度已經(jīng)不能滿足規(guī)范要求，無法保證線路的安全運營，因此需要采取一定的措施對結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修及加固。而除了進(jìn)行靜載試驗，為了更完整的評估其工作狀態(tài)，還應(yīng)對其外觀質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，并且進(jìn)行動載試驗，確定其動力特性，以更好的為維修加固提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉文深，橋梁結(jié)構(gòu)檢測及其承載力評定[J].山西建筑，2011，4：197 -198.

[2]王寧，既有鐵路Ⅱ型普通鋼筋混凝土梁檢測方案分析[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2015，（06）：54 -56.

[3]李君玉，韓新宇.舊有普通鋼筋混凝土梁動載試驗及有限元分析[J].蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2016，（03）：29 - 32.

[4]劉亞尊，吳亞平.既有鋼桁架橋的動載檢測與有限元模擬分析[J].南陽理工學(xué)院學(xué)報，2014，（06）： 83- 87.

[5]張曉波.既有鐵路π型梁橋梁體加固方案分析[J].黑龍江交通科技，2016，（04）：65 -66.

[6]吳建奇，鄭曉，張婷婷，橋梁檢測中的靜載試驗研究[J].鐵道建筑，2011，2：42 -44.