1-64 m客货共线钢桁架桥荷载试验及数据分析

臧 洪 敏

(山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250021)

1-64 m客货共线钢桁架桥荷载试验及数据分析

臧 洪 敏

(山东省路桥集团有限公司，山东 济南 250021)

对某1-64 m客货共线钢桁架梁桥进行了荷载试验及数据分析研究，提出了该桥荷载的试验方法，并进行了该桥静动载试验研究，通过计算模拟分析了最不利荷载作用下该桥的受力响应，得出该试验桥梁的受力性能和正常使用状态承载能力满足设计荷载等级要求的结论。

钢桁架桥，荷载试验，不利荷载，受力分析

0 引言

随着我国经济的快速发展，铁路交通在国民经济中的作用和地位也愈来愈显著地为人们所重视。钢桁架桥作为铁路交通路线中的主要的桥梁结构形式，是铁路交通运输的咽喉。而对客货共线钢桁架桥梁的承载能力进行准确的评定是评价桥梁的关键，而且也是一项复杂又困难的工作。目前国内较成熟的评定方法为桥梁荷载试验。通过荷载试验及数据的分析，评定该桥是否能够满足设计及使用要求，已被大多数检测工程师所认可。

1 依托工程概况

某1-64 m客货共线钢桁架梁桥为整体节点三角形腹杆体系下承式道砟桥面钢桁梁。单片钢桁梁总重402.67 t，总长65.1 m，计算跨度64.0 m，主桁节间长8.0 m，桁宽8.4 m，主桁高度11.5 m。桥面板宽4.9 m。设计速度为：客车设计速度不大于160 km/h，货车设计速度不大于120 km/h(转8A货车80 km/h)。

主桁上、下弦杆截面均采用焊接箱形断面。上弦杆截面形式为□形，下弦杆截面形式为□形，腹杆截面形式为□形和H形。主桁节点采用整体节点形式，主桁上、下弦杆内宽为50 cm，竖板高度分别为54 cm和52 cm，腹杆除端斜杆采用对接形式四面拼接外，其余采用插入式与主桁整体节点连接。桥梁全貌见图1。

2 试验目的

通过静载试验，测定桥梁结构静力效应(静应变、静挠度等)下的结构安全性，检验桥梁受力性能和承载力是否达到设计及规范要求，检验钢桁架桥的施工质量，验证设计的合理性，为列车安全过桥提供技术保障。通过动载试验，测定桥梁结构的动力系数、振动特征值，据以判断结构在动载作用下的工作状态，从而进一步判断结构总体刚度是否满足设计要求。

3 试验依据

1)铁路桥梁鉴定规范(铁运函[2004]120号)；

2)TB 10002.1—2005铁路桥涵设计基本规范；

3)TB 10002.2—2005铁路桥梁钢结构设计规范；

4)GB 5599—85铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范；

5)GB 50111—2006铁路工程抗震设计规范；

6)TB 10212—2009铁路桥梁制造规范；

7)TB 10002.3—2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范。

4 主要检测仪器及设备

主要检测仪器及设备见表1。

表1 主要检测仪器及设备一览表

5 静载试验测点布置及加载

根据《铁路桥涵设计基本规范》的有关规定，选取列车荷载作用下上部结构内力最不利截面作为本次静载试验的主要测试截面，通过对上部结构的计算分析确定跨中截面为挠度测试截面，跨中、1/4跨处截面为应变测试截面。

5.1 应变测点

应变测点沿纵向布置于跨中斜腹杆、跨中下弦杆、跨中竖杆、跨中锚固区、1/4跨斜腹杆、1/4跨下弦杆、1/4跨竖杆、1/4跨锚固区、端斜腹杆，共布置9个应变测试点。应变及挠度布置图如图2所示。

5.2 挠度测点

采用精密水准仪观测结构竖向变位。沿纵桥向布置于跨中A4-E4断面。挠度横断面布置如图2所示。

5.3 试验荷载

根据该桥实际运营情况，本次试验荷载采用机车加载，总重量138 t，均匀分布到六轴上，轴间距如图3所示。加载机车根据最不利荷载布置要求，布置于跨中位置。

5.4 试验工况

根据计算静载试验工况如下：

顺桥向按跨中A4-E4截面最不利位置布载。机车加载布置见图4。

1)试验前，封闭交通并按照试验方案标记加载车辆位置；2)根据试验方案放样布置应变及挠度测点。应变测点布片前应先对测点位置打磨并清洗干净，粘贴应变片后做防潮处理。每一断面处布设温度补偿应变片，从而排除测试过程中的大气温度变化带来的影响；3)连接测试仪器及传感器导线，并联机调试仪器，确保电路畅通，应变测试系统及水准仪处于良好的工作状态；4)按照试验方案进行加载。

6 动载测试断面布设及加载形式

为获得桥梁结构的模态及频率等动态参数，在桥的主桁梁的两端及1/4，1/2，3/4梁跨处分别布设竖向和横向拾振器，采集动态参数。

1)脉动试验。结构在无任何交通荷载作用的情况下，通过动态测试系统测定结构在外界各种因素如：风荷载、地脉动荷载影响下不规则的微小振动响应，从而测得结构的自振频率、振型。

2)行车试验。试验时138 t列车以车速40 km/h匀速通过桥跨结构，通过动态测试系统测定结构在跑车荷载作用下的振动响应，从而测试截面处测得结构的自振频率、振型。

7 试验数据分析

1)挠度分析。

挠度试验测量值和理论计算值的比较见表2。

表2 138 t列车跨中加载挠度对比(静载工况)

2)应变分析。

静载工况应变测量值与理论计算值比较见表3。

表3 138 t列车跨中加载应变对比(静载工况)

3)自振频率及振型。

a.理论计算值。

理论计算采用MIDAS/Civil计算软件建立有限元模型，前三阶桥跨结构竖向弯曲振动的固有频率及振型见图5～图7;

b.实测值。

试验荷载下，上部结构实测频率值，见表4。

表4 自振频率的试验值和计算值比较

由表4可知，实测频率较理论值大，说明结构整体动刚度较好。

8 静动载试验小结

1)静载试验挠度结果表明。

在试验列车荷载作用下，主梁跨中截面挠度实测值小于理论计算值，挠度校验系数小于1.0，结构刚度满足要求；主梁跨中截面挠度相对残余变形均在20%以内，满足现行规范要求，结构处于弹性工作状态；

2)静载试验应变结果表明。

在试验列车荷载作用下，主梁各测试截面应力值均小于理论计算值，应力校验系数小于1.0，结构强度满足要求；

3)结构实测三阶基频均略大于理论计算值，实际刚度大于理论计算刚度，结构具有较好的整体性。

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[6] 贺拴海.桥梁结构理论与计算方法[M].北京：人民交通出版社，2003.

On loading tests for 1-64 m passenger and freight line steel truss bridge and data analysis

Zang Hongmin

(ShandongRoadandBridgeGroupCo.,Ltd,Jinan250021,China)

The paper undertakes the loading test and data analysis research on 1-64 m passenger and freight line steel truss bridge, points out the loading test methods for the bridge, has the dynamic and static loading tests, analyzes the stressed response of the bridge under the most unfavorable loading role according to the calculation simulation, and concludes the stress performance and loading capacity of the normal use status of the test can meet the design loading grading demands.

steel truss bridge, loading test, unfavorable test, stress analysis

1009-6825(2015)02-0163-03

2014-11-05

臧洪敏(1974- )，男，高级工程师

U441.2

A