靜載試驗在鐵路鋼桁梁橋承載能力檢測中的應用

梁騰飛　程英鴿

[摘要]通過對鐵路橋梁進行靜載試驗，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、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，并對其試驗結果進行了分析，希望能對其他類似橋型提供參考和借鑒。

[關鍵詞]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)生各種病害導致承載能力下降，這些問題都與結構安全密切相關。因此對既有橋梁的承載能力進行監(jiān)測，對其服役狀態(tài)進行評估，是線路運營中必須重視的一個問題[1-5]。

進行靜載試驗，是掌握鐵路橋梁實際工作情況以及結構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，實測靜應變并計算應力值及檢校系數(shù)，評估橋梁的強度。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行評估，為其維護、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。由山海關橋梁廠于1958年建造，設計等級為中-22級。

2靜載試驗方案

2.1試驗目的及內(nèi)容

靜載試驗一般通過車輛進行等效加載，實測橋跨結構撓度以及應變，通過實測應變值計算應力及結構檢校系數(shù)，評估橋梁的強度。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)護及維修提高依據(jù)。其檢測內(nèi)容為，支座截面應變;跨中截面撓度以及應變。

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行腳手架搭設、方便測點布置及便于試驗時進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4型機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)簡支梁橋結構受力特點得知，當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，因此加載方案如下，工況1的荷載布置為試驗機車第一臺第一輪停在距東風側端節(jié)點0. 9m的位置。工況2的荷載布置為試驗機車第一臺第一輪停在距東風側端節(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。通過應變片對跨中上弦桿，的壓應變及跨中下弦桿，的拉應變進行測量，其截面應力測點的布置如圖4所示。

3 靜載試驗結果及分析

3.1靜應力

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變值，并計算相應的應力值及檢校系數(shù)，見表1。

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

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結論

通過對鐵路橋梁進行靜載試驗，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、加固以及改建工作提供一定的根據(jù)。進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。通過測定靜應力計算應力值及檢校系數(shù)，評估橋梁的強度。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行靜載試驗，發(fā)現(xiàn)其強度和剛度已經(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構進行維修及加固。而除了進行靜載試驗，為了更完整的評估其工作狀態(tài)，還應對其外觀質(zhì)量進行全面檢查，并且進行動載試驗，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：

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[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.

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