第２１卷第１期 ２０１４年２月 兰州工业学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１４ 文章编号：１００９－２２６９（２０１４）０卜００５２—０５ 既有铁路钢桥的常规检测分析及探讨 陈 鄂，殷国飞，魏云鹏 （兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：以钢板梁桥的检测为主，比较系统和全面的对桥梁的检测进行了叙述，对检测手段和方式进 行了具体说明，并通过具体工程实例对现有的检测方式进行分析测试，提出了改进处理措施，为桥 梁加固和改造及设计提供了参考依据，最后对以后的检测方向进行了探讨． 关键词：钢桥；桥梁检测；铁路 中图分类号：Ｕ４４１．４ 文献标志码：Ａ 桥上． ０ 引言 近年来，随着中国经济的快速发展，对交通运 梁体部分：梁式桥普遍存在梁体失效，老化， 特别是钢桥易出现锈蚀，局部杆件失效，金属疲劳 及裂纹．梁体除了这些比较普遍的病害外，主梁整 输的需求与Ｅｔ俱增，使得基础设施得到大力发展， 铁路桥梁也得到快速的建设．在我国，现有铁路钢 桥１２ ０００余座，直到六十年代中期以后才逐渐的 由栓焊钢梁逐步替代铆接钢梁，使用的基本上是低 碳钢．随着提速和载重远远超出了原有铁路的设计 体还是比较完好的，受力性能一般良好，有的梁体 跨中挠度偏大，梁体横向刚度储备不足． 桥墩及桥台部分：墩台多采用实体式，由于基 础开裂或沉降引起了竖向裂缝，严重的出现倾斜； 框架式或墩台由于设计截面偏小，而承受过大荷载 标准，使得桥梁的安全面临着严重挑战．在这些复 杂的情况下，如何对桥梁进行更有效的检测，并将 最新的科技加以创新，来提升桥梁检测的水平，为 或基础变位等综合影响下，使得墩帽及墩台体出现 裂缝，特别是在有水地域，出现冻胀作用或者受到 有腐蚀性水的作用，加速了钢筋和混凝土损坏，消 弱了墩台的承载力，加剧了基础的破坏． 桥梁的维修加固和改建工作提供科学依据，是桥梁 检测工作者面临的重要课题．本文以钢板梁桥的检 测为出发点，对桥梁的检测及改进进行简析． 支座部分：支座的底板翘起、扭曲或者断裂；座 板混凝土压坏、剥离、掉角等． １．２ 桥梁的常规检测及测试流程 １ 钢桥检测 １．１ 桥梁常见的病害及产生的原因 桥面部分：桥头平顺性不够好，由于路基刚度 通过桥梁的原始设计图纸对桥梁有详细的认 识和了解，并摘录数据；对桥梁的材料性能进行测 与梁体刚度不能协调过渡造成；桥枕及钩头螺栓坏 损，列车荷载过大和铁轨振动造成的；铁轨线性变 形，桥上线路、方向、水平、轨距、高低要经常保持标 定和记录，询问养护人员桥梁的状况，桥梁出现了 那些病害及防护措施，了解桥梁的运营状况；对桥 梁进行动静载试验，全面把握桥梁的健康状况． 测试流程如图１． 准，特别是桥头引线接头部位，严禁线路弯曲传到 收稿日期：２０１３—１１ ０４ 基金项目：甘肃省自然科学基金（１１０７ＲＪＺＡ１２２） 作者简介：陈鄂（１９８７一），男，湖北孝感人，硕士生 惫 第１期 陈鄂等：既有铁路钢桥的常规检测分析及探讨 ・５３－ 匝 Ｉ加速度传感器卜—＿．．１ ０Ｈ５９３８￣动测试系统卜 ’＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－ －＿－＿－＿＿＿＿＿＿＿＿■一ｌ加速度、ｎ振特性等Ｉ 臣互卜固 Ｉ匝互卜Ｉ位移计卜 ．．．．．．．．．．．－．．．．．．一—— Ｉ匝ｔ１ ．Ｄ．．．Ｊ ．．３．． ．８．．１亟巫 ．．７．． 静态虑变仪卜．．．．．．．．．．．．．．．．．－．－．．．．．．Ｊ ＿— Ｊ匝 ｌ——－动挠度曲线Ｉ－—－．．．—－ ．—－－．．－———－－－ｌ 匝巫卜固 区 １．３ 试验内容及目的 囤 全桥由６孔２４ １ＴＩ上承式钢板梁组成，梁体由铆接 而成．梁高１．９２ ｎｃｌ，主梁中心距２．００ ｍ，桥梁全长 １４４．８２ ｎｌ，为直线桥，设计荷载为中一２２级．钢板梁 主要由山海关桥梁厂于１９６３年建造．桥的地质状 况是由细中粗砂交错组成，其承压应力较小，由于 当时的设计和施工能力有限，采用重力式墩与木桩 相结合的桥墩．桥位于七级地震区冻结深度１．５ １ＴＩ 的区域． 根据本桥的特点，依据有关规范及规程要求对 其进行检ｉ贝０试验，通过对桥梁的检查检测及动、静 荷载试验（观测试验荷载作用下结构内力／应力、 变形／位移反应）的检测评估，完成桥梁工程的如 下检测内容： １）桥梁工程总体质量评价． ①几何尺寸；②总体质量． ２）桥梁结构受力性能检测：在静试验荷载作 用下典型截面处钢梁的应变． ３）桥梁结构的刚度检测：在静试验荷载作用 下典型位置处的挠度／变形． 本桥梁已经投入运营５０多年，已经出现了一 些病态，随着这几年铁路的提速和本桥位于重要的 地段，决定对本桥进行全面的检测，为后期的桥梁 加固和新建提供科学的依据，保证桥梁的长久使用 及铁路运输的安全． ２．２检测及数据分析 ４）桥梁结构动力参数检测：结构的基本动力 特性（固有频率、阻尼系数等）． ５）桥梁结构的动力反应检测：在动试验荷载 作用下的强迫振动（动位移、动应力和动力系数）． 采用两台东风４型机车作为试验荷载，并以通 过列车荷载进行辅助测试．实测列车速度采用从将 钢板梁桥的第三孔选为试验对象进行检测．钢板梁 的三维图如图２所示． 通过对本桥的检测试验与评估鉴定，实现如下 检测目的： １）评价本桥梁总体健康状况． ２）桥梁承载能力鉴定． 根据桥梁检测的内容和目的，结合本桥结构构 造特点，制定如下试验检测流程： １）桥梁结构检查． ①测试桥梁工作状态；②检验桥梁的整体受 力性能；③评估桥跨结构的实际承载能力． ３）为工程的运营、养护和维修提供必要的参 考资料． 由于业主没有提供详细设计图纸和施工图纸， 无法进行截面尺寸比较，因而只进行了梁桥的外观 检查，经现场桥梁外观检测，该桥外观不满足规范 要求． ２）桥梁结构静力反应测试． 在试验荷载作用下桥跨最不利截面布置图如 图３所示． ２ 工程实例 ２．１ 桥梁介绍 此桥位于酒泉市区线路里程ｋ２１２＋４６５．０４处， 第１期 陈鄂等：既有铁路钢桥的常规检测分析及探讨 ・５５・ ＾』 ．・‘Ｉ．－． ． Ｉ。▲＿＿．Ｉ …一． … 一… ｒ ’” － ＿Ｉ一一 ’’－一 『Ｉ ｌ’ 图４钢板梁跨中竖向加速度时程曲线图 及时强化、更换． ３）桥墩墩身开裂较多，墩顶处尤为明显，宽度 也较大，需及时进行封闭加强． ４）该桥桥墩以前做过包箍加固，但加固层开 裂较严重． ５）通过动载试验数据分析，梁体结构实测横 向振动加速度最大值为０．９ ｍ／ｓ 小于规范限值１．４ ｍ／ｓ ，表明火车的运行舒适性较好，满足规范要求． ６）桥梁竖向及横向刚度均满足规范要求． 以上结论表明，桥墩混凝土开裂严重，建议对 桥墩裂缝进行全面的修补并进行加固；桥枕、道钉 等损坏严重，建议对桥枕进行更换，提高钢轨平整 度，减小钢轨间缝隙，并对破损的道钉进行更换；为 了提高桥梁的安全储备，建议对上部结构也进行一 定的加固，以保证运营安全． 上面所写为这次对铁路钢梁桥的检测流程及 简略的数据说明．检测的手法比较常规，基本包括 了桥梁的主要检测方面，但也有不足，没有对钢桥 进行寿命评估，也未测得钢板的金属疲劳状况．在 以后的检测中希望可以得到完善． ３探讨 通过检测发现桥梁还有一些病害是无法用当 前的检测手段检测出来的，而且对一些病害产生机 理无法定性，当前桥梁检测主要采用的是静力试验 和动力试验等手段来采集结构数据（如应力、位 移、速度、应变、加速度和频率等），并结合力学和 数学对这些数据进行分析，得出健康状况．这些方 法在现行的桥梁检测中应用的很熟练．即便这样， 桥梁检测还是有不足之处，检测方式显得比较的笨 重和繁琐，占用较多的资源，以及某些情况无法预 知，比如桥梁的剩余寿命、构建损伤程度等．随着检 测技术的发展，新型的无损检测方式已经日益成熟 （如超声波探测技术、振动测试和电位法测试），并 逐渐的推向市场．新的桥梁检测技术发展动向表现 为：先进的桥面板检测系统，先进的桥梁检测和健 康检测系统、先进的疲劳裂纹探测和评估系统等． 这些新型的检测手段必将为桥梁检测提供方便、科 学和准确性，也为检测人员进行加固和设计，及为 桥梁设计工作提供更完善的数据． ４ 结语 通过铁路桥梁的检钡０知道，桥梁是否健康，与 桥梁的初始设计和后期的桥梁检测有着密切的关 系，只有认真负责的运用科学的方法和精准的设备 才能测出准确的检测结果，确保其安全运行．铁路 桥梁在运营中特别要注意它的检测和养护．桥梁检 测技术正在逐步的发展，现有的检测还处于完善 中，还有很多地方有待完善．作为桥梁检测人员只 有不断的去改进检测手段和检测设备，才能将桥梁 检测水平提升到一个更高的层次． 参考文献： ［１］徐俊，王志平，陈惟珍．老龄桁架桥的检测评估方法 ［Ｊ］．世界桥梁，２０１０（６）：２１—２４． ［２］ ＪＧＪ／Ｔ２３－－２００１，回弹法检测混凝土抗压强度技术规 程［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００１． ［３］ 张启伟，范立础．利用动静力测量数据的桥梁结构损 伤识别［Ｊ］．同济大学学报，１９９８，２６（５）：５２６－５３１． ［４］铁志杰．２１世纪桥梁管理的无损检测［Ｊ］．国外桥梁， １９９９（４）：４８—５１． ［５］高怀志．桥梁检测和状态评估研究与应用［Ｊ］．世界地 震工程，２０００（２）：１８９—１９４． ［６］刘沐宇，袁卫国．桥梁无损检测技术的研究现状与发 展［Ｊ］．中外公路，２００２，２２（６）：１３５—１３９． 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ｒｅａｓ０ｎａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ．．Ｂａｓｅｄ。ｎ ｍ。ｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｈｕａｎｇｃｈｅｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｃ。ｎ一 ｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍｅａｎｉｎｇｆｕｌ ｆｏｒ ｇｕａｒｄｉｎｇ ａｇａｉｎ８ｔ ｇｒａｖｅ ａｃｅｉｄｅｎｔ ｉｎ ｃ。ｎｓｔｌ１Ｊｃｔｉ０ｎ ａｎｄ ｐｍｖｉｄｅｓ ｒｅｆｅｒ．ｔｍｃｔｌ０ｎ ｍ Ｌｉｎｈ。Ｈｉｇｈｗａｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅ ｐｌａｎ，ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄａｔａ ａ ｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ 。 Ｉ 。 ｅ。ｎｓ ｒｕｃｔｉ。ｎ ｊ。ｂ ｉｎ ｓｉｍｉｌａｒ ｃ。ｎｄｉｔｉ。ｎｓ。ｆ ｓｕⅣ０ｕｎｄｉｎｇ ｒ０ｃｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈ ｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；ｎｅｗ Ａｕｓｔｒａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｖｓｉｓ （责任编辑：曾贤灏）