既有线桥梁检测评估技术浅析

郭远博

摘 要：既有线铁路桥梁经过多年运营各种病害逐步暴露出来，对既有线桥梁的监测评估就显得十分必要。在不影响既有线铁路正常运输的前提下，根据铁路桥梁的结构受力特点，在最优试验条件下，实施桥梁试验检测方案，对试验数据进行整理及理论分析，对运营桥梁做出检测评估。

关键词：铁路桥梁；检测试验；实施方案；检测评估

根据不同线路铁路运输的特点，对既有线铁路桥梁的安全性能与承载能力检测或新桥运行的各项性能验收检测，桥梁检测方案的编写及实施除了考虑试验条件、设备，还需要充分考虑试验实施的可行性以及安全性。

1 桥梁检测方案

1.1 检測的内容和目的

1.1.1检测的内容

通过对滨洲线某简支梁桥的检查检测及动、静荷载试验（观测试验荷载作用下结构内力、应力、应变、位移）评估，完成如下检测内容：

1）桥梁工程总体质量评价：桥梁各部结构的实际几何尺寸，混凝土的实际强度等级，结构稳定性；

2）桥梁结构受力性能检测：在静试验荷载作用下，桥梁典型截面及危险截面处混凝土的应变；

3）桥梁结构的刚度检测：在静试验荷载作用下，桥梁典型位置处的挠度与变形；

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）；

6）桥梁工程上部结构在各种试验工况下的整体线形变化趋势。

1.1.2检测的目的

通过检测试验与评估鉴定，实现如下检测目的：

1）评价梁桥总体工程结构物质量；

2）桥梁承载能力鉴定：测试桥梁工作状态，检验桥梁的整体受力性能，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。

1.2 检测项目

桥梁检测包括桥梁外观全面检查， 混凝土强度检测，结构静、动荷载试验。

1.2.1桥梁外观质量全面检查

根据检测协议的要求，并参照《铁路桥隧建筑物修理规则》及其他规定，对该桥外观质量全面检查主要包括以下内容：

1）混凝土表面是否平滑、模板接缝处是否平顺、有无漏浆现象；

2）混凝土表面蜂窝麻面面积；

3）混凝土表面裂缝或裂纹（非受力裂缝）、裂缝（受力裂缝）宽度及对承载力的影响；

4）主筋及结构钢筋是否外露；

5）支座（支座位置是否准确、有无脱空及非正常变形）；

6）预制构件安装情况（是否平整）；

7）接缝是否平顺，有无错台。

1.2.2混凝土强度检测

1）检测方法：混凝土抗压强度受混凝土表面碳化程度的影响较大，该桥梁建设时间不长，碳化程度不大，对混凝土抗压强度的影响有限。因此，只需回弹检测混凝土抗压强度，即可求出被测构件的混凝土抗压强度。

2）检测步骤：

①测区和回弹测点布置：在被测构件侧面选取清洁、干燥、没有蜂窝、麻面、浮浆、油垢、残渣的区域，均匀布置测区。各测区均匀布置16个回弹测点分别进行回弹测试。

②测区平均回弹值计算：从该测区的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值， 剩余的10个回弹值取其平均值为测区平均回弹值。

③混凝土强度的推定：利用对应测区平均回弹值测量结果，根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2001）相关公式得出测区的强度换算值。

1.2.3静载试验

静载试验是检验桥梁结构在设计荷载作用下， 桥梁上部结构的工作性能。采用荷载效应等效加载车辆进行加载，使桥梁上部结构产生响应，即挠度和应变，该实测值与加载计算挠度和应变值进行比较，判定桥梁上部结构的承载能力。其观测内容为：

1） 支座截面应变；

2）跨中截面挠度以及应变（L/2 断面）。

1.2.4动载试验

动载试验反映的是桥梁在动荷载作用下桥梁上部结构动力特性和动力响应。以加载在行运行列车来激励桥梁结构，使桥梁上部结构产生响应，以测定桥梁结构的动力特性和动力响应。观测内容为：

1）梁桥的自振频率以及阻尼；

2）L/2 跨中截面动应变以及动挠度。

2 检测方案的实施

检测内容中的桥梁外观全面检查和混凝土强度检测可安排人员现场随时随机检测完成。检测方案的实施重点在于静载试验和动载试验的实施。先静载试验后动载试验。

2.1 静载试验的实施过程

根据简支梁桥结构受力特点得知，不同检测截面处的最大反应对应于不同的荷载布置方式，根据简支梁影响线最不利情况， 试验分单线及双线两种情况进行加载一共三个工况，支座截面双线加载以及跨中偏载和双线加载。

试验测试及顺序：

1）预加载试验—设备现场校验，检测仪器、设备的灵敏度和可靠性；

2）正式加载试验—按照工况1至工况3 的次序逐一完成结构的静载试验，试验遵循如下规定：各试验工况间加载时间间隔20 分钟。

试验荷载施加完成后，裂纹、位移、应变观测点对典型部位在线监控，待所有数据稳定后，完成数据的采集工作，量测车辆实际加载位置，并详细记录。

同时，应注意三点相关事项，即：试验车辆行进至规定位置后，必须立即关闭发动机；数据记录人员对所记录结果进行实时分析对比， 发现异常即时报告现场试验总指挥；记录数据的编号应与测点布置图所列编号一致。

2.2 动载试验的实施过程

由于动载试验方案采用的是跑车试验以及脉动试验，需要火车以一定的试验速度通过桥跨所引起的振动来测定相关动载数据。因此针对动载试验的情况，只需完成相关动载试验仪器的安装、连线、联机调试，即可在火车过桥前启动程序开始采集，火车过桥后三分钟停止采集。反复测试不同型号、不同速度、不同方向的数据，并对测试数据分析整理，得出动载试验数据即可。

3 结语和建议

1）针对桥梁的结构构造特点，严格按照铁路桥梁检定规范的要求，编写针对性较强的试验方案和加载工况，采取具体安全可行的措施保证方案的顺利完成。

2）试验数据和试验仪器有其误差，在现有试验条件下，在规定的试验时间内，尽量减少外界不利因素的影响，试验数据应适宜优化测试采集。

3）试验仪器的安装以及试验过程中，一定要有足够的安全措施，人员和设备得到足够保障，特别是夜间试验和高空仪器设备的安装。

4）试验数据的整理分析及内业处理一定要认真，真实，可靠，严格依据《铁路桥梁检定规范》编写报告，对桥梁做出客观评估。

参考文献：

[1] 铁路桥梁检定规范[S].铁运函（2004）120 号发布.

[2] JGJ/T23-2001，回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[3] TB1002.1-2005/J460-2005，铁路桥涵设计基本规范[S].