包兰线丰济渠桥桥梁检测及运营对策

朱莉鹏

（沈阳铁路局工务检测所，沈阳110031）

包兰线丰济渠桥桥梁检测及运营对策

朱莉鹏

（沈阳铁路局工务检测所，沈阳110031）

包兰线丰济渠桥是由加拿大制造，其桁梁由英国制造，建国后通车，无技术档案，高跨比大，超静定结构，并且从未进行过常规综合检定试验，故此次常规综合检定试验十分必要，论文介绍了该桥梁的承载能力验算、静载试验及动载试验。经验算全桥最低承载系数为0.992，由中纵梁跨中弯矩控制，不满足中华人民共和国铁路标准活载，简称“中-活载”要求，但满足运行活载0.912的要求。静载试验测试结果表明，桥梁强度及竖向刚度满足要求。动载试验测试结果表明，桥梁横向刚度及其他各项动态指标均满足要求。

铁路;钢桁梁;静载试验;动载试验;运营对策

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.136

1 桥梁概况

包兰线丰济渠桥是1948年由加拿大制造，1958年建成通车，至今运行58年，无技术档案并且从未进行过综合检测，桥梁设计荷载不详，承载能力不详。确定全桥的强度、刚度、及各项动态指标等意义重大。本次试验包括：承载能力验算、静载试验、动载试验。

该桥为下承式钢桁梁，经现场实际量测，该桥全长59.1m，桥梁跨度47.3456m，主桁中心距5.5m，主桁中心高9.5m，纵梁中心距2m，共计7个节间。桥面单线铁路，木枕明桥面。桥梁支座皆为铸钢支座，0号台为固定支座，1号台为铰接辊轴式活动支座。桥台基桩为木椿，基桩上为两阶扩大基础，片石混凝土台身及钢筋混凝土台顶。

2 试验方案

2.1 静载试验

2.1.1 试验内容

钢桁梁杆件静应变；纵横梁静应变；钢桁梁静挠度及挠曲线；活动支座纵向、横向位移。纵梁连结角钢铆钉钉孔应变。

2.1.2 测试杆件选取原则

1）杆件类型（受力特点）原则：弦杆中跨中下弦拉杆、跨中上弦压杆；腹杆中第一压杆（桥门架）、第一拉杆、吊杆、反复应力杆（交叉杆）；纵梁、横梁。

2）在前述原则的基础上，考虑同一类型杆件的不同截面组成形式及截面尺寸。

2.1.3 试验编组选取原则

参考控制杆件影响线，可能提供的最大轴重铁路机车车辆以及运营列车类型，选定试验列车编组用机车、车辆，并尽可能满足加载效率要求。铁路列车编组Ⅰ：1×DF8B机车+6× C80B满载车，列车首尾车轴间长度89.965m，长度能够覆盖全桥。

2.1.4 测点布置

该桥结构对称，荷载对称，故选取半跨进行测试。主测方向为兰州至包头方向。主测片（主要测试、分析的主桁）为下游侧主桁。上下游对测杆件用于分析两桁分配比，如图1所示。

图1 静载试验测点布置图

2.1.5 加载工况

轮位一：桥门架轮位；轮位二：跨中杆件及挠度轮；轮位三：跨中反复应力杆轮位；轮位四：端横梁轮位；轮位五：纵横梁轮位；轮位六：纵梁轮位。

2.2 动载试验

2.2.1 试验内容

动载试验包括两部分：（1）编组试验列车动载试验；（2）运营通过列车动载试验。

测试内容：钢桁梁杆件动应变，纵横梁及连结铆钉动应变；钢桁梁跨中动挠度和支座动位移；钢桁梁竖向和横向振幅、频率及阻尼；桥台横向振幅；梁体竖向振动加速度：列车速度和位置。

2.2.2 试验编组选取原则

重车、空车两部分均能够充分覆盖整孔钢桁梁，满足最大轴力及最大激励响应的要求。

动载试验列车编组Ⅱ：1×DF8B（25t轴重）+12×C80B（满载）+12×C80B（空车）+8×C62、C63或C63（空车）。列车首尾车轴间长度412.99m。列车重车部分长度161.965m，空车部分长度251.025m。

动载试验列车编组Ⅱ，由兰州方向进车至试验现场进行测试，并根据现场指挥分别以5km/h、50km/h、60km/h、70km/h、75km/h、80km/h速度匀速通过，共计6档速度。5km/h速度1次，其余每个速度档各3次。

2.2.3 测点布置

仅测试下游侧主桁杆件（梁）杆中动应力，测点布置通静载。主测方向为兰州至包头方向。

3 承载力检算结果

全桥最低检定承载系数为0.992，略小于“中-活载”，由纵梁跨中弯矩控制。现行运行活载（HXN3）系数为0.912，满足桥上容许通行的运行活载的要求。

4 静载测试结果及分析

4.1 静应力测试结果及分析

当荷载加在最不利或相对不利的加载位置时，结构校验系数部分超出《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）校验系数通常值参考值范围。其中部分杆件在某一轮位下结构校验系数大于1，详见表1。

表1 主要测试轮位下桁梁构件结构校验系数汇总

对于结构校验系数大于1的杆件，根据断面最大应力推算其总应力（计入动力系数的“中-活载”应力+恒载应力）最大值为63 MPa，仍远小于《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004] 120号）规定的检定容许应力170MPa，所以杆件强度满足规范要求，而且还有一定的富余量。

4.2 两桁分配比分析

上下游侧两桁受力时对应杆件受力各占百分比，实际测试相差不大，在0.47：0.53～0.49：0.51之间，说明结构的两片主桁基本上能够较均匀地共同受力。

4.3 静挠度测试结果及分析

由实测静挠度换算到“中-活载”静载作用时，是跨中L4节点的换算挠度为-17.47mm，其挠跨比为1/2710，远小于《铁

路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）通常值1/1500，该钢桁梁竖向刚度满足《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）通常值要求。

4.4 活动支座纵向位移测试结果及分析

上、下游活动支座纵向位移相差0.03mm以内，十分接近1：1。说明梁活动支座灵活，变形协调，工作正常。

静载测试结果表明：桥梁各杆件强度满足要求，桥梁整体竖向刚度满足要求，左右两桁受力分配均匀共同工作，两活动支座工作正常。

5 动载测试结果及分析

动载试验列车编组Ⅱ以5km/h、50km/h、60km/h、70km/h、75km/h、80km/h速度匀速通过，共计6档速度。实测通过货车速度范围46～75km/h，客车70～93km/h。

5.1 动应力及动力系数测试结果及分析

桁梁各杆件最大动力系数在1.024～1.153之间，均远低于构件相应的《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）相应计算值，说明结构的局部动力响应满足要求。实测杆件、梁的动力系数均有随着车速提高而增大趋势，车速是影响动力学系数的主要因素。

5.2 动位移、动挠度及动力系数测试结果及分析

本次实测桁梁跨中动挠度最大值为18.75 mm，其动力系数很低，只有1.015。在实测速度范围内，桁梁跨中动挠度动力系数在1.003～1.058之间。远低于《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）相应计算值1.321，梁整体竖向动力响应满足要求。

本次实测桁梁端横梁最大竖向动位移1.61 mm，在“日本铁路设计规范《铁路结构物设计标准及解说》（钢桥、结合梁桥）中速度v≤130km/h时最大位移为4mm”的要求范围内。端横梁竖向刚度能保证列车梁、台之间的平稳过渡。

在实测速度范围内，活动支座纵向位移、跨中动挠度、端横梁竖向动挠度均有随着速度提高而增大趋势。

5.3 梁体振动测试结果及分析

用余振法分析得出桁梁的横向自振频率为2.60Hz，满足《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）通常值2.11Hz的要求，见表2。

荷载平面跨中下弦最大横向振幅为4.57mm，见表2，满足《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）安全限值6.71mm的要求，但其不满足《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）通常值3.31 mm的要求。桁梁跨中横向水平振幅都有随着车速的提高而增大。

表2 桁梁的强振频率、振幅及加速度范围

本次实测测得的桁梁的最大横向加速度为0.93m/s2，见表2，满足《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）不得大于1.4 m/s2要求。

动载测试结果表明：桥梁横向刚度满足要求；振幅、加速度及自振频率均满足要求，并且有随着车速增加而增大的趋势；无论是整体还是局部的动力响应均较小。

6 运营对策

该桥经综合检定其静强度、刚度及各项动态指标均满足要求[1]，在下一个检定周期内可以正常运营。

在运营车辆最大荷载不发生变化的前提下，维持既有运行速度。工务段日常应重点加强对纵梁的检修养护工作，特别是纵横梁连接处的铆钉。建议当桥梁通过超载车辆时，必须进行相关验算，提出相应的加固、限速等运营措施。

【1】铁运函[2004]120号铁路桥梁检定规范[S].

Bridge Detection and Operational Countermeasures for Baotou–Lanzhou Railway FengJi Canal Bridge

ZHU Li-peng
(Shenyang Railway Testing of Work Section,Shenyang110031,China)

Baotou Lanzhou Railway FengJi Canal Bridge was made in Canadian and imported girder from England,opened to traffic after the founding of the state.It was have no technical archives,large depth-span ratio,the statically indeterminate structure,and never had a conventional comprehensive verification test,so the conventional comprehensive verification test is necessary.This paper presented the bearing capality,the static load test and dynamic load test of the bridge.Recomputed the whole bridge minimum load coefficient is 0.992,which was controlled by bending moment in the middle of the grider,do not meet the railway live load standard of the People's Republic of China,but meet the requirements of running live load of 0.912.The Static load test result shows that the strength of the bridge and the vertical stiffness meet the requirements. Dynamic load test results show that the bridge lateral rigidity and other various dynamic indexes meet the requirements.

railway;steel truss beam;static load test;dynamic test;operation countermeasure

U446

A

1007-9467（2016）11-0074-03

2016-10-17

朱莉鹏（1979～），男，辽宁沈阳人，工程师，从事桥梁检测研究。