廣州地鐵四號線沙灣特大橋梁體動力性能試驗研究

孫立鑫

摘 要：橋梁動力性能試驗是鑒定橋梁能否安全使用的主要手段。以廣州地鐵四號線沙灣特大橋為例，介紹了橋梁動力性能的試驗方法，并對試驗結果作了簡要分析。對地鐵橋梁動力性能試驗方法的的研究，為今后不斷完善地鐵橋梁結構的設計和運營維護提供了一定的參考依據。

關鍵詞：橋梁；動力性能試驗；試驗方法；自振頻率

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0107-02

廣州市軌道交通（地鐵）四號線位于廣州市南拓發展的軸線上，處于珠江入海口河道的兩岸地帶，呈南北走向，跨越天河區、番禺區和南沙區。軌道交通四號線的高架段主要在番禺區的新造、東涌、黃閣三鎮及南沙區，全長29.187 km，其中，大部分高架段采用了節段預制拼裝新工藝。通過對地鐵四號線橋梁動力性能進行試驗，掌握在設計荷載（等效試驗列車）作用下橋跨結構的變形情況，判斷橋跨結構的剛度是否滿足設計及規范要求。本文以廣州地鐵四號線沙灣特大橋（YDK40+082.880～40+152.880為四跨變截面連續剛構體系，跨徑組合為（70+2×120+70）m，墩臺編號為40-03～40-07）動力性能試驗為例，結合地鐵運營線路實際，提出一種相對簡單、實用的橋梁動力性能測試方法。

1 測試內容

根據變截面連續剛構橋的受力特點，全橋動力特性共選擇4個截面進行測試，被測試截面布置情況如圖1所示。A～D截面測試內容包括：梁體橫向和豎向自振頻率、梁體跨中橫向振幅及加速度、墩頂橫向振幅、梁體跨中截面底緣動應變及動力系數測試、選擇跨中截面（C-C）進行輪軌力測試。

2 動力性能測試

2.1 梁體橫向和豎向自振頻率

2.2 梁體跨中橫向振幅及加速度

圖4、圖5給出了沙灣特大橋邊跨跨中A截面、中跨跨中C截面的橫向振幅及加速度的實測結果。由測試結果可知，A截面實測橫向加速度為0.252 m/s2，橫向振幅為0.197 mm；C截面實測橫向加速度為0.180 m/s2，橫向振幅為0.268 mm。實測跨中截面橫向加速度均小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.5條“當列車通過時，橋跨結構在荷載平面的橫向振動加速度amax不應超過1.4 m/s2”的規定值；實測跨中截面橫向振幅均小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.5條“預應力混凝土橋跨結構橫向振幅行車安全值[Amax]5%=L/9 000”的規定值。

2.3 墩頂橫向振幅

圖6給出了沙灣特大橋墩頂B截面橫向振幅的實測結果。由測試結果可知，B截面實測橫向振幅為0.195 mm，橫向振幅小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.7條規定的墩頂橫向振幅應小于[Amax]5%=0.2+（H+Δh）2/100B=1.11 mm。

2.4 梁體跨中截面底緣動應變及動力系數

圖7給出了邊跨A截面動應變測試結果。實測應變歷程曲線特征與四跨剛構橋的受力特點相符。實測邊跨最大拉應變為43.2 με，中跨跨中最大拉應變為37.3 με，換算成混凝土應力分別為1.5 MPa和1.3 MPa；實測邊跨跨中動力系數為1.035，中跨跨中動力系數為1.026，略小于《地鐵設計規范》中關于列車動力荷載系數取值1+μ=1+0.8×12/（30+L）。

3 測試結果分析

由以上測試可知：①實測結果相比于竣工實測值，未見明顯變化，說明結構橫向和豎向剛度狀況相對于橋梁竣工時更加穩定。②實測沙灣特大橋邊跨跨中A截面橫向加速度為0.252 m/s2，橫向振幅為0.197 mm，中跨跨中C截面實測橫向加速度為0.180 m/s2，橫向振幅為0.268 mm，均小于《鐵路橋梁檢定規范》中的相關規定限值；跨中截面橫向振動狀況正常。③實測墩頂B截面橫向振幅為0.195 mm，小于《鐵路橋梁檢定規范》中的有關規定值。④實測邊跨最大拉應變為43.2 με，中跨跨中最大拉應變為37.3 με，換算成混凝土應力分別為1.5 MPa和1.3 MPa；實測邊跨跨中動力系數為1.035，中跨跨中應力動力系數為1.026，相比于《地鐵設計規范》中關于列車動力荷載系數取值1+μ=1+0.8×12/（30+L），略小。

4 結束語

綜上所述，隨著我國國民經濟的發展，城市軌道交通理論和施工技術也在一定程度上得到了改善，尤其是造價相對較低的高架橋結構，但對既有線路橋梁運營安全檢測和評定方法的研究卻不多。本文以廣州地鐵四號線沙灣特大橋為例，介紹了橋梁動力性能的試驗方法和試驗結果，并結合先前的相關成果，可以為日后城市軌道交通橋梁結構的設計及舊線的運營積累原始基礎數據，并為橋梁結構的安全使用和維護保養提供有效的依據。

參考文獻

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2004〕42號.鐵路橋梁檢定評估工作規則[S].2004-01-22.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2004〕120號.鐵路橋梁檢定規范[S].2004.

[3]鐵道標準所.GB 5599—1985 鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范[S].北京：中國鐵道出版社，1985.

[4]鐵科院（北京）工程咨詢有限公司.GB/T 14894—2005 城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[5]鐵路部科學研究院鐵道建筑研究所. TB/T 2489—1994 輪軌水平力、垂直力地面測試方法[S].北京：中國鐵道出版社，1994.

[6]北京城建設設計研究總院.GB 50157—2003 地鐵設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2003.

[7]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.TB 10002.3—2005 鐵路鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：橋梁動力性能試驗是鑒定橋梁能否安全使用的主要手段。以廣州地鐵四號線沙灣特大橋為例，介紹了橋梁動力性能的試驗方法，并對試驗結果作了簡要分析。對地鐵橋梁動力性能試驗方法的的研究，為今后不斷完善地鐵橋梁結構的設計和運營維護提供了一定的參考依據。

關鍵詞：橋梁；動力性能試驗；試驗方法；自振頻率

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0107-02

廣州市軌道交通（地鐵）四號線位于廣州市南拓發展的軸線上，處于珠江入海口河道的兩岸地帶，呈南北走向，跨越天河區、番禺區和南沙區。軌道交通四號線的高架段主要在番禺區的新造、東涌、黃閣三鎮及南沙區，全長29.187 km，其中，大部分高架段采用了節段預制拼裝新工藝。通過對地鐵四號線橋梁動力性能進行試驗，掌握在設計荷載（等效試驗列車）作用下橋跨結構的變形情況，判斷橋跨結構的剛度是否滿足設計及規范要求。本文以廣州地鐵四號線沙灣特大橋（YDK40+082.880～40+152.880為四跨變截面連續剛構體系，跨徑組合為（70+2×120+70）m，墩臺編號為40-03～40-07）動力性能試驗為例，結合地鐵運營線路實際，提出一種相對簡單、實用的橋梁動力性能測試方法。

1 測試內容

根據變截面連續剛構橋的受力特點，全橋動力特性共選擇4個截面進行測試，被測試截面布置情況如圖1所示。A～D截面測試內容包括：梁體橫向和豎向自振頻率、梁體跨中橫向振幅及加速度、墩頂橫向振幅、梁體跨中截面底緣動應變及動力系數測試、選擇跨中截面（C-C）進行輪軌力測試。

2 動力性能測試

2.1 梁體橫向和豎向自振頻率

2.2 梁體跨中橫向振幅及加速度

圖4、圖5給出了沙灣特大橋邊跨跨中A截面、中跨跨中C截面的橫向振幅及加速度的實測結果。由測試結果可知，A截面實測橫向加速度為0.252 m/s2，橫向振幅為0.197 mm；C截面實測橫向加速度為0.180 m/s2，橫向振幅為0.268 mm。實測跨中截面橫向加速度均小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.5條“當列車通過時，橋跨結構在荷載平面的橫向振動加速度amax不應超過1.4 m/s2”的規定值；實測跨中截面橫向振幅均小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.5條“預應力混凝土橋跨結構橫向振幅行車安全值[Amax]5%=L/9 000”的規定值。

2.3 墩頂橫向振幅

圖6給出了沙灣特大橋墩頂B截面橫向振幅的實測結果。由測試結果可知，B截面實測橫向振幅為0.195 mm，橫向振幅小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.7條規定的墩頂橫向振幅應小于[Amax]5%=0.2+（H+Δh）2/100B=1.11 mm。

2.4 梁體跨中截面底緣動應變及動力系數

圖7給出了邊跨A截面動應變測試結果。實測應變歷程曲線特征與四跨剛構橋的受力特點相符。實測邊跨最大拉應變為43.2 με，中跨跨中最大拉應變為37.3 με，換算成混凝土應力分別為1.5 MPa和1.3 MPa；實測邊跨跨中動力系數為1.035，中跨跨中動力系數為1.026，略小于《地鐵設計規范》中關于列車動力荷載系數取值1+μ=1+0.8×12/（30+L）。

3 測試結果分析

由以上測試可知：①實測結果相比于竣工實測值，未見明顯變化，說明結構橫向和豎向剛度狀況相對于橋梁竣工時更加穩定。②實測沙灣特大橋邊跨跨中A截面橫向加速度為0.252 m/s2，橫向振幅為0.197 mm，中跨跨中C截面實測橫向加速度為0.180 m/s2，橫向振幅為0.268 mm，均小于《鐵路橋梁檢定規范》中的相關規定限值；跨中截面橫向振動狀況正常。③實測墩頂B截面橫向振幅為0.195 mm，小于《鐵路橋梁檢定規范》中的有關規定值。④實測邊跨最大拉應變為43.2 με，中跨跨中最大拉應變為37.3 με，換算成混凝土應力分別為1.5 MPa和1.3 MPa；實測邊跨跨中動力系數為1.035，中跨跨中應力動力系數為1.026，相比于《地鐵設計規范》中關于列車動力荷載系數取值1+μ=1+0.8×12/（30+L），略小。

4 結束語

綜上所述，隨著我國國民經濟的發展，城市軌道交通理論和施工技術也在一定程度上得到了改善，尤其是造價相對較低的高架橋結構，但對既有線路橋梁運營安全檢測和評定方法的研究卻不多。本文以廣州地鐵四號線沙灣特大橋為例，介紹了橋梁動力性能的試驗方法和試驗結果，并結合先前的相關成果，可以為日后城市軌道交通橋梁結構的設計及舊線的運營積累原始基礎數據，并為橋梁結構的安全使用和維護保養提供有效的依據。

參考文獻

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2004〕42號.鐵路橋梁檢定評估工作規則[S].2004-01-22.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2004〕120號.鐵路橋梁檢定規范[S].2004.

[3]鐵道標準所.GB 5599—1985 鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范[S].北京：中國鐵道出版社，1985.

[4]鐵科院（北京）工程咨詢有限公司.GB/T 14894—2005 城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[5]鐵路部科學研究院鐵道建筑研究所. TB/T 2489—1994 輪軌水平力、垂直力地面測試方法[S].北京：中國鐵道出版社，1994.

[6]北京城建設設計研究總院.GB 50157—2003 地鐵設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2003.

[7]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.TB 10002.3—2005 鐵路鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：橋梁動力性能試驗是鑒定橋梁能否安全使用的主要手段。以廣州地鐵四號線沙灣特大橋為例，介紹了橋梁動力性能的試驗方法，并對試驗結果作了簡要分析。對地鐵橋梁動力性能試驗方法的的研究，為今后不斷完善地鐵橋梁結構的設計和運營維護提供了一定的參考依據。

關鍵詞：橋梁；動力性能試驗；試驗方法；自振頻率

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0107-02

廣州市軌道交通（地鐵）四號線位于廣州市南拓發展的軸線上，處于珠江入海口河道的兩岸地帶，呈南北走向，跨越天河區、番禺區和南沙區。軌道交通四號線的高架段主要在番禺區的新造、東涌、黃閣三鎮及南沙區，全長29.187 km，其中，大部分高架段采用了節段預制拼裝新工藝。通過對地鐵四號線橋梁動力性能進行試驗，掌握在設計荷載（等效試驗列車）作用下橋跨結構的變形情況，判斷橋跨結構的剛度是否滿足設計及規范要求。本文以廣州地鐵四號線沙灣特大橋（YDK40+082.880～40+152.880為四跨變截面連續剛構體系，跨徑組合為（70+2×120+70）m，墩臺編號為40-03～40-07）動力性能試驗為例，結合地鐵運營線路實際，提出一種相對簡單、實用的橋梁動力性能測試方法。

1 測試內容

根據變截面連續剛構橋的受力特點，全橋動力特性共選擇4個截面進行測試，被測試截面布置情況如圖1所示。A～D截面測試內容包括：梁體橫向和豎向自振頻率、梁體跨中橫向振幅及加速度、墩頂橫向振幅、梁體跨中截面底緣動應變及動力系數測試、選擇跨中截面（C-C）進行輪軌力測試。

2 動力性能測試

2.1 梁體橫向和豎向自振頻率

2.2 梁體跨中橫向振幅及加速度

圖4、圖5給出了沙灣特大橋邊跨跨中A截面、中跨跨中C截面的橫向振幅及加速度的實測結果。由測試結果可知，A截面實測橫向加速度為0.252 m/s2，橫向振幅為0.197 mm；C截面實測橫向加速度為0.180 m/s2，橫向振幅為0.268 mm。實測跨中截面橫向加速度均小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.5條“當列車通過時，橋跨結構在荷載平面的橫向振動加速度amax不應超過1.4 m/s2”的規定值；實測跨中截面橫向振幅均小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.5條“預應力混凝土橋跨結構橫向振幅行車安全值[Amax]5%=L/9 000”的規定值。

2.3 墩頂橫向振幅

圖6給出了沙灣特大橋墩頂B截面橫向振幅的實測結果。由測試結果可知，B截面實測橫向振幅為0.195 mm，橫向振幅小于《鐵路橋梁檢定規范》中10.0.7條規定的墩頂橫向振幅應小于[Amax]5%=0.2+（H+Δh）2/100B=1.11 mm。

2.4 梁體跨中截面底緣動應變及動力系數

圖7給出了邊跨A截面動應變測試結果。實測應變歷程曲線特征與四跨剛構橋的受力特點相符。實測邊跨最大拉應變為43.2 με，中跨跨中最大拉應變為37.3 με，換算成混凝土應力分別為1.5 MPa和1.3 MPa；實測邊跨跨中動力系數為1.035，中跨跨中動力系數為1.026，略小于《地鐵設計規范》中關于列車動力荷載系數取值1+μ=1+0.8×12/（30+L）。

3 測試結果分析

由以上測試可知：①實測結果相比于竣工實測值，未見明顯變化，說明結構橫向和豎向剛度狀況相對于橋梁竣工時更加穩定。②實測沙灣特大橋邊跨跨中A截面橫向加速度為0.252 m/s2，橫向振幅為0.197 mm，中跨跨中C截面實測橫向加速度為0.180 m/s2，橫向振幅為0.268 mm，均小于《鐵路橋梁檢定規范》中的相關規定限值；跨中截面橫向振動狀況正常。③實測墩頂B截面橫向振幅為0.195 mm，小于《鐵路橋梁檢定規范》中的有關規定值。④實測邊跨最大拉應變為43.2 με，中跨跨中最大拉應變為37.3 με，換算成混凝土應力分別為1.5 MPa和1.3 MPa；實測邊跨跨中動力系數為1.035，中跨跨中應力動力系數為1.026，相比于《地鐵設計規范》中關于列車動力荷載系數取值1+μ=1+0.8×12/（30+L），略小。

4 結束語

綜上所述，隨著我國國民經濟的發展，城市軌道交通理論和施工技術也在一定程度上得到了改善，尤其是造價相對較低的高架橋結構，但對既有線路橋梁運營安全檢測和評定方法的研究卻不多。本文以廣州地鐵四號線沙灣特大橋為例，介紹了橋梁動力性能的試驗方法和試驗結果，并結合先前的相關成果，可以為日后城市軌道交通橋梁結構的設計及舊線的運營積累原始基礎數據，并為橋梁結構的安全使用和維護保養提供有效的依據。

參考文獻

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2004〕42號.鐵路橋梁檢定評估工作規則[S].2004-01-22.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵運〔2004〕120號.鐵路橋梁檢定規范[S].2004.

[3]鐵道標準所.GB 5599—1985 鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規范[S].北京：中國鐵道出版社，1985.

[4]鐵科院（北京）工程咨詢有限公司.GB/T 14894—2005 城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

[5]鐵路部科學研究院鐵道建筑研究所. TB/T 2489—1994 輪軌水平力、垂直力地面測試方法[S].北京：中國鐵道出版社，1994.

[6]北京城建設設計研究總院.GB 50157—2003 地鐵設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2003.

[7]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.TB 10002.3—2005 鐵路鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

〔編輯：劉曉芳〕