钢轨加载在梁体静载试验中的应用

2013-09-05赵尊焘

铁道建筑 2013年3期

赵尊焘

(南昌铁路局工务设计所，江西南昌 330002)

在梁体现场静载试验中，常用的加载方法有重物加载法、套箍千斤顶加载法等。重物加载法，就是将标准形状的铁块、混凝土块、水以及砖、砂等重物按要求堆码至梁体。由于重物一般较零散、相对密度低，而梁体所需加载的铁路标准活载又较大，其堆码及重量准确性往往难以达到加载图式的要求，而且常会受到重物加载高度的限制。另外在现场大都不允许加载时间过长。

套箍千斤顶法，就是在梁体两侧及上方制作类似于龙门吊的套箍，再在套箍及梁体之间运用千斤顶施压作为荷载。该法困难之处在于套箍制作较费事，而且有时受到梁体高度及场地的限制，如果场地较松软，那么场地如何提供千斤顶反力将成为难题，再者套箍制作成本随梁高而上升。

对旧桥静载试验，国内同行曾经有利用水箱加载的先例。在预制梁场，由于试验梁片数量多，一般都是制作较专业的加载设备，对梁体进行加载，其摊销成本及效益较好。

本文所提钢轨加载法，属于重物加载法类别，但它克服了传统重物加载法的缺点和限制，与之有着较大的不同。区别在于:①钢轨经组拼成为轨束，为加载节约了时间，提高了速度，另外，通过钢轨轨腰处的拉杆组成轨束，不同于在钢轨外围套箍的传统方法;②选用70 t汽车吊机，制作特制吊钩起吊轨束至梁体，轨束到位后脱钩迅速，且保证了加载的安全;③轨束堆码摆放做到符合加载图理想模式，即均布荷载，同时兼顾轨束堆码稳固的需要。

1 试验概况

1.1 项目由来

试验梁体为先张法低高度预应力混凝土梁，1孔两片并排布置，跨度12.0m，1981—2005年用于原浙赣线K753+519处。2011年欲将两片梁运输架设至醴茶线大同跨线桥(K63+649)使用。在两片梁体正式启用前，为了掌握梁体的技术状态，确保使用安全，决定通过静载试验方式确定其承载能力。该桥梁体设计图号为叁标桥2017(曲线梁)，梁高0.85m，下翼缘宽1.06 m，设计活载为中—活载。全桥概貌见图1。

图1 试验梁体概貌

1.2 试验难点

其一，从桥梁概貌图中可以看出，线路轨道已全部撤除，已经不能调用机车车辆来进行加载试验;其二，桥梁两端，道路全部封闭，汽车不能直达桥上;其三，人力搬运，加载时间过长，其四，桥下为乡村公路，不能长时间封锁交通。

针对试验任务及场地条件的限制，询问国内同行，旧梁体的类似试验尚属首次，难以借鉴现有的经验和模式来解决本次现场试验的困难。

通过多种方法比选，根据现场情况，最后选定运用钢轨对梁体进行加载。

2 加载方案

2.1 试验荷载构成及实施步骤

按照《铁路桥梁检定规范》的要求，试验荷载的加载效率系数η需达到0.8≤η≤1.0。

式中 Sstat——试验荷载作用下检测部位的变位或力的计算值;

S——标准活载作用下检测部位的变位或力的计算值;

1+μ——检定取用的动力系数。

按梁体跨中弯距计算所需施加的等效荷载时，应特别注意，由于现桥上无道砟、桥枕、人行道等二期恒载，故在计算对梁体施加的等效荷载时还需增加二期恒载产生的等效荷载。

试验采用矿渣及60 kg/m钢轨轨束对梁体进行加载。矿渣共11.88 t，顺桥向12.00m满铺于两片梁体顶面;钢轨预先组成轨束后铺设于梁体跨中6 m范围内，共分11层，由吊机逐层加载。加载工况产生的跨中弯距效应(两片梁体)见表1。由矿渣及轨束加载产生的跨中弯距共计为3 159.0 kN·m，扣除二期恒载(轨道及人行道)弯距效应后，折算加载效应为1.082倍静中—活载，实际试验荷载的加载效率系数η达到0.84，满足《铁路桥梁检定规范》要求。

表1 加载重物折算效应

2.2 过程细节处理

首先，将单根钢轨组拼成轨束，为了轨束在摆放时能平稳密贴，没有采用常用的套箍方式，而是在轨腰钻孔，通过紧扣拉杆螺栓方式将7根钢轨组成轨束，钢轨长度裁成3 m及6 m两种，见图2。3 m长度轨束垂直梁长度方向布置，6 m沿梁长布置，钢轨轨束11层高度共计2.54 m，最下层钢轨铺设在矿渣面，见图3。每组轨束起吊时，共用4只吊钩，每只吊钩有并排的两齿，起吊时深入轨束两端缝隙间，轨束起落安全迅速。