沈山線平房店河橋橋梁檢測

邵 卓 宋國華

1中國鐵道科學研究院研究生部 北京 100081

2中國鐵道科學研究院集團有限公司基礎設施檢測研究所 北京 100081

正文：

1 橋梁概況

沈山線平房店河橋于1943年建成通車，1988年梁拱加固，屬日偽時期老齡橋，至今運行已76年，無技術圖紙，橋梁設計荷載及承載能力不詳。

該橋為1孔跨度9.8m的普通鋼筋混凝土整體Π形簡支梁，橋全長14.4m。梁高1.7m，Π肢中心距1.9m。無支座。混凝土矩形橋臺，木樁基礎，基地為黃粘土。橋上線路為沈山上行單線，混凝土Ⅱ型枕。

該橋在運營期間發現梁體Π肢內存在豎向及水平裂縫，梁根部受剪區存在多條方向約45°走向的斜向裂紋，并且運營單位反映客車通過該橋時有明顯晃感。因此檢測該橋運營狀態、裂縫狀態及梁體承載能力是非常必要的，可以為運用維護、整修改造提供依據。

2 試驗方案

本次試驗利用通過列車為激振源，測試該橋的橫向振動、動應力及動撓度、裂縫開合狀態等指標，并驗算梁的承載能力。

2.1 測點布置及車型選擇

梁跨中橫向振動（1個）、跨中撓度、梁上翼緣動應力（1個）、梁腹板動應力（3個）、梁底鋼筋動應力（1個），共7個測點。

該橋處于正常運營狀態，因此選擇通過列車為試驗激振源，以保證滿足運營需要。共采集到9次有效測次其中跨中振動7次，跨中豎向撓度6次，截面動力響應4次，機車為DF4、HXD3B，客車速度為104 km/h，貨車速度為53～72km/h。

2.2 檢定依據

《鐵路橋梁檢規范》（鐵運函[2004]120號）[1]有關條文規定：

該梁跨中橫向振動安全值[Amax]5%為1.089mm。

當列車通過時，橋跨結構在荷載平面的橫向振動加速度不應超過1.4 m/s2。

該橋始建于1943年，鋼筋混凝土結構，且梁已進行涂裝，無法進行混凝土回彈試驗，混凝土彈性模量按C15計算，，彎曲受壓容許應力。

3 梁振動性能指標

3.1 跨中橫向振動及加速度分析

跨中橫向振幅最大值為0.594mm，滿足《鐵路橋梁檢定規范》安全值1.089mm要求。

圖1 列車通過時跨中橫向振幅最大值時域波形

曲線偏離基線，梁體支撐可能是“三條腿”，或梁出現扭曲現象。

通過計算分析，橫向加速度最大為0.0101 m/s2，滿足《鐵路橋梁檢定規范》中規定的1.4 m/s2。

3.2 動力沖擊系數及動撓度分析

根據橋梁設備數據庫顯示，梁上跨中道砟厚度30cm，該梁《鐵路橋梁檢定規范》動力系數為，其中，，取，可以得出。

通過列車動力沖擊系數最大值為1.046，滿足《鐵路橋梁檢定規范》通常值要求。

跨中撓度最大值為1.643mm，動撓度與速度形成正比增大趨勢。

4 梁內裂縫狀態

該處腹板豎向裂縫為活裂縫，列車通過時產生的裂縫開合量為0.022mm～0.024mm。輪對通過時，裂縫明顯開合軌跡明顯。

分析：梁上存在的豎向裂縫為混凝土承受荷載時，下部受拉區鋼筋與混凝土共同受力，受拉區邊緣纖維應變大于混凝土受彎極限拉應變時，出現受拉區混凝土開裂；斜向裂紋分別位于混凝土梁根部受剪區，為一條或多條方向高約45°角走向的斜裂紋，是該梁受剪力彎矩共同作用時，斜截面承載力不足造成的，當荷載達到一定程度時，在幾條斜裂紋中形成一條主要斜裂縫，或抗剪筋配置不足時易發生此類損傷；水平裂縫是混凝土梁內鋼筋銹蝕后體積膨脹，造成混凝土保護層脹裂損傷。鋼筋銹蝕與環境溫濕度及干濕交替情況、環境存在侵蝕性物質（氣、液、固體）、及混凝土中氯離子含量有關；頂板放射性裂紋或為梁頂面局部受力超限所致。

5 承載能力檢算

該橋始建于1943年，為日偽時期建造，混凝土等級取C15。根據《鐵路橋梁檢定規范》U.2.1-1公式推導出跨中換算截面慣性矩。梁上道砟重取39.2kN/m，梁體積36.1m3，梁的密度取混凝土密度2.5×103kN/ m3，M恒=1576.1585 KN·m。

表1 為各測次機車產生的彎矩

通過計算得出，最大值為HXD3B貨車以72km/h速度通過橋梁是產生，機車通過時產生的受壓區混凝土應力為6.22MPa，小于《鐵路橋梁檢定規范》混凝土檢定彎曲受壓容許應力=6.7MPa的要求，但換算中活載后受壓區混凝土應力=7.21MPa，不滿足容許應力=6.7MPa的要求。該橋梁承載能力滿足現有列車通行要求，但不滿足《鐵路橋梁檢定規范》強度要求。

6 結語

截止2018年年底，我國鐵路營業里程已經超過13萬公里，高鐵2.9萬公里以上，仍有大量普速鐵路正常運營，其中不乏一些超齡服役橋梁，針對這種老齡橋，詳細的橋梁檢定試驗仍然是保證客貨運輸的重要手段，可以為設備主管單位提供運用維修、整修改造的依據。