芜湖长江大桥常规检定评估试验

杨　炯

(上海铁路局工务处，上海　200071)



芜湖长江大桥常规检定评估试验

杨炯

(上海铁路局工务处，上海200071)

摘要：为判别芜湖长江大桥当前安全运营状况，2014年对芜湖长江大桥进行了第一次常规检定评估试验。试验对结构应力、挠度、支座位移、索力、横竖向振幅和自振频率等进行了测试。实测结果表明：主桁主要杆件应力、跨中挠度、支座位移等测试结果与2000年成桥试验测试结果基本一致，结构受力正常且处于弹性工作阶段。应力和挠度实测动力系数均较小，振动各项指标(横向振幅、横向自振频率、加速度)均满足《桥检规》相关要求。

关键词：芜湖长江大桥；斜拉桥；检测

1概述

芜湖长江大桥2000年9月30日建成通车，至今运营超过10年。目前桥上客车运营速度为100 km/h，货车运营速度为80 km/h。依据《铁路技术管理规程》要求，2014年对全桥进行了第一次常规检定评估试验。

检定对象为正桥第7～9孔3×144 m连续钢桁梁桥和第10～12孔(180+312+180) m钢桁梁斜拉桥。检定内容包括主桁应力、挠度、支座位移、索力、横竖向振幅和自振频率等[1-3]。

2试验方案

2.1　(180+312+180)m斜拉桥静载试验2.1.1　试验荷载

经理论计算比较，铁路试验荷载选用双线1DF4+19C70(满载)编组，C70车型为C70和C70B两种(下同)。与铁路设计双线中—活载相比，铁路面最大加载效率系数为0.86(第11孔跨中上弦杆应力)。公路试验荷载采用28辆250 kN载重汽车，分四车道加载，汽车纵向间距18.0 m，与公路设计活载(四车道汽-C20、两侧1.5 m宽人行道的人群荷载为3.0 kN/m2)相比，公路面最大加载效率系数为1.03(10号塔中跨水平索索力)。公铁满载时，实际最大加载效率系数为0.88(第11孔跨中上弦杆应力和10号塔中跨水平索索力均为0.88)。公路单独加载采用1辆300 kN载重汽车进行加载。测点布设见图1。

图1　斜拉桥测点布设

2.1.2荷载工况(表1)

表1　斜拉桥荷载工况

静载试验包括公铁同时加载、铁路单独加载、公路单独加载三部分。对主桁杆件、铁路桥面系和公路桥面系等各控制截面的应力、斜拉索索力增量、钢桁梁挠度、活动支座纵向位移、斜拉桥副桁受力和公路桥面板纵向受力进行测试。公路单独加载对斜拉桥公路纵梁及桥面板应力进行测试。

2.2　3×144 m连续钢桁梁桥静载试验

2.2.1试验荷载

经理论计算比较，铁路试验荷载选用双线1DF4+9C70(满载)编组。与铁路设计双线中-活载相比，铁路面最大加载效率系数为0.78(第8孔跨中上弦杆应力)。公路试验荷载采用20辆25 t载重汽车，分四车道加载，汽车纵向间距18.0 m，与公路设计活载(四车道汽-C20、两侧1.5 m宽人行道的人群荷载为3.0 kN/m2)相比，公路面最大加载效率系数为1.07(第9孔跨中挠度)。公铁满载时，实际最大加载效率系数为0.83(第8孔跨中上弦杆应力和跨中挠度均为0.83)。公路单独加载采用1辆300 kN载重汽车进行加载。测点布设见图2。

图2　连续钢桁梁桥测点布设

2.2.2荷载工况(表2)

表2　连续梁桥荷载工况

静载试验包括公铁同时加载、铁路单独加载、公路单独加载3部分。对主桁杆件、铁路桥面系和公路桥面系等各控制截面的应力、钢桁梁挠度、活动支座纵向位移进行测试。公路单独加载对公路纵梁及桥面板应力进行测试。

2.3　正桥动载试验

正桥动载试验分编组列车试验、过路列车试验及公路面跑车试验。

编组列车试验和过路列车试验主要对正桥第7～9孔3×144 m连续钢桁梁桥和第10～12孔(180+312+180) m斜拉桥控制部位的动应力、动位移及振动特性进行测试。对斜拉桥纵梁断开处三向位移进行测试。编组列车试验使用特定编组的专列作为试验荷载，分单线试验和交会试验。过路列车试验利用过路客货列车作为试验荷载，在封锁时间外进行。

铁路面列车编组为2DF4+19C70(满载)+32C62(空车)。公路面跑车试验采用一辆250 kN载重汽车，测试汽车以一定速度通过时对公路桥面系(公路纵梁、桥面板)的动力作用。

3试验结果

3.1　3×144 m连续钢桁梁桥

静载试验和动载试验结果汇总见表3和表4。

表3　连续梁桥静载试验结构校验系数汇总

表4　连续梁桥动载试验测试结果汇总

3.2　(180+312+180) m斜拉桥

斜拉桥静载试验和动载试验结果汇总见表5和表6。

表5　斜拉桥静载试验结构校验系数汇总

3.3　试验成果分析

(1)连续梁桥辊轴支座下摆与辊轴间润滑作用不充分，存在一定程度的干摩擦，造成支座结构校验系数较2000年试验值偏小。

(2)斜拉桥公路桥面系参与主桁工作作用明显，主桁上弦杆结构校验系数小于下弦杆，副桁连接主桁与斜拉索，参与主桁结构受力，增大了下弦杆、竖杆和斜杆的受力，故主桁杆件结构校验系数略偏大。

4结论[4-13]

4.1　第7～9孔3×144 m连续钢桁梁桥

(1)连续钢桁梁桥静载主要杆件应力、跨中挠度、支座位移等测试结果与2000年成桥试验测试结果基本一致。桥梁挠度、支座位移、主桁杆件轴向应力、公路纵梁桥面板应力的结构校验系数全部小于1.00，结构受力正常且处于弹性工作状态。

(2)连续钢桁梁桥动应力和动挠度的动力系数均较小，振动各项指标(横向振幅、横向自振频率、加速度)均满足《桥检规》相关要求。

表6　斜拉桥动载试验测试结果汇总

4.2　第10～12孔(180+312+180) m斜拉桥

(1)斜拉桥静载主要杆件应力、跨中挠度、塔顶纵向位移测试结果与2000年成桥试验测试结果基本一致。桥梁挠度、大部分主桁杆件轴向应力、铁路纵横梁应力、公路纵梁桥面板应力的结构校验系数均小于1.00，结构受力正常且处于弹性工作状态。

(2)斜拉桥动应力和动挠度的动力系数均较小，振动各项指标(横向振幅、横向自振频率、加速度)均满足《桥检规》相关要求。

(3)铁路桥面系活动纵梁竖向相对位移较小为-0.73 mm，明显小于南京长江大桥实测值-4.54 mm，该处活动纵梁铰板受力较小，现场检查铰板处也未发现裂缝。纵向相对位移最大为13.91 mm。

(4)试验中也发现10号、11号塔左右侧辊轴支座的实测纵向位移均较小，造成锚固在索塔横梁处水平索索力增量结构校验系数也较小。斜拉桥的塔梁索三者为一共同受力体，在列车活载作用下，主梁承受强制支座位移荷载，主梁受力分担比例增加，斜拉索和主塔相应减少，故静载试验中部分杆件(竖杆和斜杆)结构校验系数偏高，斜拉索索力增量结构校验系数偏小。

(5)制动撑架竖杆焊缝位置处的裂纹是由荷载引起的疲劳裂纹。

参考文献：

[1]上海铁路局工务检测所.淮南线芜湖长江大桥常规检定评估试验方案[Z].上海：上海铁路局工务检测所，2014.

[2]上海铁路局工务检测所.京沪线南京长江大桥常规检定评估试验报告[R].上海：上海铁路局工务检测所，2012.

[3]上海铁路局工务检测所.淮南线芜湖长江大桥常规检定评估试验报告[R].上海：上海铁路局工务检测所，2015.

[4]铁道部科学研究院.芜湖长江大桥斜拉桥静动载试验报告[R].北京：铁道部科学研究院，2000.

[5]夏建中.芜湖长江大桥成桥静动载试验[J].中国铁道科学，2001，22(5)：81-85.

[6]铁道部大桥工程局勘测设计院.芜湖长江大桥设计资料[Z].武汉：铁道部大桥工程局勘测设计院，1998.

[7]铁道部大桥局第四桥梁工程处.芜湖长江大桥竣工资料[Z].南京：铁道部大桥局第四桥梁工程处，1998.

[8]中华人民共和国铁道部.TBJ 2—96铁路桥涵设计规范[S].北京：中国铁道出版社，1996.

[9]中华人民共和国铁道部.TBJ 24—89铁路结合梁设计规范[S].北京：中国铁道出版社，1990.

[10]中华人民共和国交通部.JTJ 021—89公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，1989.

[11]中华人民共和国交通部.JTJ 023—85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，1985.

[12]中华人民共和国铁道部.铁运函[2010]38号铁路桥隧建筑物修理规则[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[13]中华人民共和国铁道部.铁运函[2004]120号铁路桥梁检定规范[S].北京：中国铁道出版社，2004.

Routine Evaluation Test of Wuhu Yangtze River Bridge

YANG Jiong

(Track Maintenance Department， Shanghai Railway Administration， Shanghai 200071, China)

Abstract：The first routine evaluation test was conducted in 2014 for Wuhu Yangtze River Bridge to evaluate its safety conditions. Structural stress， deflection， bearing displacement， cable tension， vibration amplitude and frequency were tested. Test results show that the main truss’s stress， mid-span deflection， bearing displacement are basically consistent with the 2000 complete bridge experimental test results， the bridge structure is normal and at a elastic working stage. The tested dynamic coefficients of stress and deflection are both small and the vibration indicators (transverse amplitude， horizontal amplitude， natural frequency and acceleration) met the requirements related to bridge inspection regulations.

Key words：Wuhu Yangtze River Bridge; Cable-stayed bridge; Test

作者简介：杨炯(1984—)，男，工程师，2010年毕业于东南大学，工学硕士。

收稿日期：2015-05-11； 修回日期：2015-06-01

中图分类号：U446

文献标识码：ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.01.014

文章编号：1004-2954(2016)01-0066-05