广州地铁四号线沙湾特大桥梁体动力性能试验研究

孙立鑫

摘 要：桥梁动力性能试验是鉴定桥梁能否安全使用的主要手段。以广州地铁四号线沙湾特大桥为例，介绍了桥梁动力性能的试验方法，并对试验结果作了简要分析。对地铁桥梁动力性能试验方法的的研究，为今后不断完善地铁桥梁结构的设计和运营维护提供了一定的参考依据。

关键词：桥梁；动力性能试验；试验方法；自振频率

中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0107-02

广州市轨道交通（地铁）四号线位于广州市南拓发展的轴线上，处于珠江入海口河道的两岸地带，呈南北走向，跨越天河区、番禺区和南沙区。轨道交通四号线的高架段主要在番禺区的新造、东涌、黄阁三镇及南沙区，全长29.187 km，其中，大部分高架段采用了节段预制拼装新工艺。通过对地铁四号线桥梁动力性能进行试验，掌握在设计荷载（等效试验列车）作用下桥跨结构的变形情况，判断桥跨结构的刚度是否满足设计及规范要求。本文以广州地铁四号线沙湾特大桥（YDK40+082.880～40+152.880为四跨变截面连续刚构体系，跨径组合为（70+2×120+70）m，墩台编号为40-03～40-07）动力性能试验为例，结合地铁运营线路实际，提出一种相对简单、实用的桥梁动力性能测试方法。

1 测试内容

根据变截面连续刚构桥的受力特点，全桥动力特性共选择4个截面进行测试，被测试截面布置情况如图1所示。A～D截面测试内容包括：梁体横向和竖向自振频率、梁体跨中横向振幅及加速度、墩顶横向振幅、梁体跨中截面底缘动应变及动力系数测试、选择跨中截面（C-C）进行轮轨力测试。

2 动力性能测试

2.1 梁体横向和竖向自振频率

2.2 梁体跨中横向振幅及加速度

图4、图5给出了沙湾特大桥边跨跨中A截面、中跨跨中C截面的横向振幅及加速度的实测结果。由测试结果可知，A截面实测横向加速度为0.252 m/s2，横向振幅为0.197 mm；C截面实测横向加速度为0.180 m/s2，横向振幅为0.268 mm。实测跨中截面横向加速度均小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.5条“当列车通过时，桥跨结构在荷载平面的横向振动加速度amax不应超过1.4 m/s2”的规定值；实测跨中截面横向振幅均小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.5条“预应力混凝土桥跨结构横向振幅行车安全值[Amax]5%=L/9 000”的规定值。

2.3 墩顶横向振幅

图6给出了沙湾特大桥墩顶B截面横向振幅的实测结果。由测试结果可知，B截面实测横向振幅为0.195 mm，横向振幅小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.7条规定的墩顶横向振幅应小于[Amax]5%=0.2+（H+Δh）2/100B=1.11 mm。

2.4 梁体跨中截面底缘动应变及动力系数

图7给出了边跨A截面动应变测试结果。实测应变历程曲线特征与四跨刚构桥的受力特点相符。实测边跨最大拉应变为43.2 με，中跨跨中最大拉应变为37.3 με，换算成混凝土应力分别为1.5 MPa和1.3 MPa；实测边跨跨中动力系数为1.035，中跨跨中动力系数为1.026，略小于《地铁设计规范》中关于列车动力荷载系数取值1+μ=1+0.8×12/（30+L）。

3 测试结果分析

由以上测试可知：①实测结果相比于竣工实测值，未见明显变化，说明结构横向和竖向刚度状况相对于桥梁竣工时更加稳定。②实测沙湾特大桥边跨跨中A截面横向加速度为0.252 m/s2，横向振幅为0.197 mm，中跨跨中C截面实测横向加速度为0.180 m/s2，横向振幅为0.268 mm，均小于《铁路桥梁检定规范》中的相关规定限值；跨中截面横向振动状况正常。③实测墩顶B截面横向振幅为0.195 mm，小于《铁路桥梁检定规范》中的有关规定值。④实测边跨最大拉应变为43.2 με，中跨跨中最大拉应变为37.3 με，换算成混凝土应力分别为1.5 MPa和1.3 MPa；实测边跨跨中动力系数为1.035，中跨跨中应力动力系数为1.026，相比于《地铁设计规范》中关于列车动力荷载系数取值1+μ=1+0.8×12/（30+L），略小。

4 结束语

综上所述，随着我国国民经济的发展，城市轨道交通理论和施工技术也在一定程度上得到了改善，尤其是造价相对较低的高架桥结构，但对既有线路桥梁运营安全检测和评定方法的研究却不多。本文以广州地铁四号线沙湾特大桥为例，介绍了桥梁动力性能的试验方法和试验结果，并结合先前的相关成果，可以为日后城市轨道交通桥梁结构的设计及旧线的运营积累原始基础数据，并为桥梁结构的安全使用和维护保养提供有效的依据。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.铁运〔2004〕42号.铁路桥梁检定评估工作规则[S].2004-01-22.

[2]中华人民共和国铁道部.铁运〔2004〕120号.铁路桥梁检定规范[S].2004.

[3]铁道标准所.GB 5599—1985 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S].北京：中国铁道出版社，1985.

[4]铁科院（北京）工程咨询有限公司.GB/T 14894—2005 城市轨道交通车辆组装后的检查与试验规则[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[5]铁路部科学研究院铁道建筑研究所. TB/T 2489—1994 轮轨水平力、垂直力地面测试方法[S].北京：中国铁道出版社，1994.

[6]北京城建设设计研究总院.GB 50157—2003 地铁设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2003.

[7]中铁工程设计咨询集团有限公司.TB 10002.3—2005 铁路钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

〔编辑：刘晓芳〕

摘 要：桥梁动力性能试验是鉴定桥梁能否安全使用的主要手段。以广州地铁四号线沙湾特大桥为例，介绍了桥梁动力性能的试验方法，并对试验结果作了简要分析。对地铁桥梁动力性能试验方法的的研究，为今后不断完善地铁桥梁结构的设计和运营维护提供了一定的参考依据。

关键词：桥梁；动力性能试验；试验方法；自振频率

中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0107-02

广州市轨道交通（地铁）四号线位于广州市南拓发展的轴线上，处于珠江入海口河道的两岸地带，呈南北走向，跨越天河区、番禺区和南沙区。轨道交通四号线的高架段主要在番禺区的新造、东涌、黄阁三镇及南沙区，全长29.187 km，其中，大部分高架段采用了节段预制拼装新工艺。通过对地铁四号线桥梁动力性能进行试验，掌握在设计荷载（等效试验列车）作用下桥跨结构的变形情况，判断桥跨结构的刚度是否满足设计及规范要求。本文以广州地铁四号线沙湾特大桥（YDK40+082.880～40+152.880为四跨变截面连续刚构体系，跨径组合为（70+2×120+70）m，墩台编号为40-03～40-07）动力性能试验为例，结合地铁运营线路实际，提出一种相对简单、实用的桥梁动力性能测试方法。

1 测试内容

根据变截面连续刚构桥的受力特点，全桥动力特性共选择4个截面进行测试，被测试截面布置情况如图1所示。A～D截面测试内容包括：梁体横向和竖向自振频率、梁体跨中横向振幅及加速度、墩顶横向振幅、梁体跨中截面底缘动应变及动力系数测试、选择跨中截面（C-C）进行轮轨力测试。

2 动力性能测试

2.1 梁体横向和竖向自振频率

2.2 梁体跨中横向振幅及加速度

图4、图5给出了沙湾特大桥边跨跨中A截面、中跨跨中C截面的横向振幅及加速度的实测结果。由测试结果可知，A截面实测横向加速度为0.252 m/s2，横向振幅为0.197 mm；C截面实测横向加速度为0.180 m/s2，横向振幅为0.268 mm。实测跨中截面横向加速度均小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.5条“当列车通过时，桥跨结构在荷载平面的横向振动加速度amax不应超过1.4 m/s2”的规定值；实测跨中截面横向振幅均小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.5条“预应力混凝土桥跨结构横向振幅行车安全值[Amax]5%=L/9 000”的规定值。

2.3 墩顶横向振幅

图6给出了沙湾特大桥墩顶B截面横向振幅的实测结果。由测试结果可知，B截面实测横向振幅为0.195 mm，横向振幅小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.7条规定的墩顶横向振幅应小于[Amax]5%=0.2+（H+Δh）2/100B=1.11 mm。

2.4 梁体跨中截面底缘动应变及动力系数

图7给出了边跨A截面动应变测试结果。实测应变历程曲线特征与四跨刚构桥的受力特点相符。实测边跨最大拉应变为43.2 με，中跨跨中最大拉应变为37.3 με，换算成混凝土应力分别为1.5 MPa和1.3 MPa；实测边跨跨中动力系数为1.035，中跨跨中动力系数为1.026，略小于《地铁设计规范》中关于列车动力荷载系数取值1+μ=1+0.8×12/（30+L）。

3 测试结果分析

由以上测试可知：①实测结果相比于竣工实测值，未见明显变化，说明结构横向和竖向刚度状况相对于桥梁竣工时更加稳定。②实测沙湾特大桥边跨跨中A截面横向加速度为0.252 m/s2，横向振幅为0.197 mm，中跨跨中C截面实测横向加速度为0.180 m/s2，横向振幅为0.268 mm，均小于《铁路桥梁检定规范》中的相关规定限值；跨中截面横向振动状况正常。③实测墩顶B截面横向振幅为0.195 mm，小于《铁路桥梁检定规范》中的有关规定值。④实测边跨最大拉应变为43.2 με，中跨跨中最大拉应变为37.3 με，换算成混凝土应力分别为1.5 MPa和1.3 MPa；实测边跨跨中动力系数为1.035，中跨跨中应力动力系数为1.026，相比于《地铁设计规范》中关于列车动力荷载系数取值1+μ=1+0.8×12/（30+L），略小。

4 结束语

综上所述，随着我国国民经济的发展，城市轨道交通理论和施工技术也在一定程度上得到了改善，尤其是造价相对较低的高架桥结构，但对既有线路桥梁运营安全检测和评定方法的研究却不多。本文以广州地铁四号线沙湾特大桥为例，介绍了桥梁动力性能的试验方法和试验结果，并结合先前的相关成果，可以为日后城市轨道交通桥梁结构的设计及旧线的运营积累原始基础数据，并为桥梁结构的安全使用和维护保养提供有效的依据。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.铁运〔2004〕42号.铁路桥梁检定评估工作规则[S].2004-01-22.

[2]中华人民共和国铁道部.铁运〔2004〕120号.铁路桥梁检定规范[S].2004.

[3]铁道标准所.GB 5599—1985 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S].北京：中国铁道出版社，1985.

[4]铁科院（北京）工程咨询有限公司.GB/T 14894—2005 城市轨道交通车辆组装后的检查与试验规则[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[5]铁路部科学研究院铁道建筑研究所. TB/T 2489—1994 轮轨水平力、垂直力地面测试方法[S].北京：中国铁道出版社，1994.

[6]北京城建设设计研究总院.GB 50157—2003 地铁设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2003.

[7]中铁工程设计咨询集团有限公司.TB 10002.3—2005 铁路钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

〔编辑：刘晓芳〕

摘 要：桥梁动力性能试验是鉴定桥梁能否安全使用的主要手段。以广州地铁四号线沙湾特大桥为例，介绍了桥梁动力性能的试验方法，并对试验结果作了简要分析。对地铁桥梁动力性能试验方法的的研究，为今后不断完善地铁桥梁结构的设计和运营维护提供了一定的参考依据。

关键词：桥梁；动力性能试验；试验方法；自振频率

中图分类号：U442.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）20-0107-02

广州市轨道交通（地铁）四号线位于广州市南拓发展的轴线上，处于珠江入海口河道的两岸地带，呈南北走向，跨越天河区、番禺区和南沙区。轨道交通四号线的高架段主要在番禺区的新造、东涌、黄阁三镇及南沙区，全长29.187 km，其中，大部分高架段采用了节段预制拼装新工艺。通过对地铁四号线桥梁动力性能进行试验，掌握在设计荷载（等效试验列车）作用下桥跨结构的变形情况，判断桥跨结构的刚度是否满足设计及规范要求。本文以广州地铁四号线沙湾特大桥（YDK40+082.880～40+152.880为四跨变截面连续刚构体系，跨径组合为（70+2×120+70）m，墩台编号为40-03～40-07）动力性能试验为例，结合地铁运营线路实际，提出一种相对简单、实用的桥梁动力性能测试方法。

1 测试内容

根据变截面连续刚构桥的受力特点，全桥动力特性共选择4个截面进行测试，被测试截面布置情况如图1所示。A～D截面测试内容包括：梁体横向和竖向自振频率、梁体跨中横向振幅及加速度、墩顶横向振幅、梁体跨中截面底缘动应变及动力系数测试、选择跨中截面（C-C）进行轮轨力测试。

2 动力性能测试

2.1 梁体横向和竖向自振频率

2.2 梁体跨中横向振幅及加速度

图4、图5给出了沙湾特大桥边跨跨中A截面、中跨跨中C截面的横向振幅及加速度的实测结果。由测试结果可知，A截面实测横向加速度为0.252 m/s2，横向振幅为0.197 mm；C截面实测横向加速度为0.180 m/s2，横向振幅为0.268 mm。实测跨中截面横向加速度均小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.5条“当列车通过时，桥跨结构在荷载平面的横向振动加速度amax不应超过1.4 m/s2”的规定值；实测跨中截面横向振幅均小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.5条“预应力混凝土桥跨结构横向振幅行车安全值[Amax]5%=L/9 000”的规定值。

2.3 墩顶横向振幅

图6给出了沙湾特大桥墩顶B截面横向振幅的实测结果。由测试结果可知，B截面实测横向振幅为0.195 mm，横向振幅小于《铁路桥梁检定规范》中10.0.7条规定的墩顶横向振幅应小于[Amax]5%=0.2+（H+Δh）2/100B=1.11 mm。

2.4 梁体跨中截面底缘动应变及动力系数

图7给出了边跨A截面动应变测试结果。实测应变历程曲线特征与四跨刚构桥的受力特点相符。实测边跨最大拉应变为43.2 με，中跨跨中最大拉应变为37.3 με，换算成混凝土应力分别为1.5 MPa和1.3 MPa；实测边跨跨中动力系数为1.035，中跨跨中动力系数为1.026，略小于《地铁设计规范》中关于列车动力荷载系数取值1+μ=1+0.8×12/（30+L）。

3 测试结果分析

由以上测试可知：①实测结果相比于竣工实测值，未见明显变化，说明结构横向和竖向刚度状况相对于桥梁竣工时更加稳定。②实测沙湾特大桥边跨跨中A截面横向加速度为0.252 m/s2，横向振幅为0.197 mm，中跨跨中C截面实测横向加速度为0.180 m/s2，横向振幅为0.268 mm，均小于《铁路桥梁检定规范》中的相关规定限值；跨中截面横向振动状况正常。③实测墩顶B截面横向振幅为0.195 mm，小于《铁路桥梁检定规范》中的有关规定值。④实测边跨最大拉应变为43.2 με，中跨跨中最大拉应变为37.3 με，换算成混凝土应力分别为1.5 MPa和1.3 MPa；实测边跨跨中动力系数为1.035，中跨跨中应力动力系数为1.026，相比于《地铁设计规范》中关于列车动力荷载系数取值1+μ=1+0.8×12/（30+L），略小。

4 结束语

综上所述，随着我国国民经济的发展，城市轨道交通理论和施工技术也在一定程度上得到了改善，尤其是造价相对较低的高架桥结构，但对既有线路桥梁运营安全检测和评定方法的研究却不多。本文以广州地铁四号线沙湾特大桥为例，介绍了桥梁动力性能的试验方法和试验结果，并结合先前的相关成果，可以为日后城市轨道交通桥梁结构的设计及旧线的运营积累原始基础数据，并为桥梁结构的安全使用和维护保养提供有效的依据。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.铁运〔2004〕42号.铁路桥梁检定评估工作规则[S].2004-01-22.

[2]中华人民共和国铁道部.铁运〔2004〕120号.铁路桥梁检定规范[S].2004.

[3]铁道标准所.GB 5599—1985 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S].北京：中国铁道出版社，1985.

[4]铁科院（北京）工程咨询有限公司.GB/T 14894—2005 城市轨道交通车辆组装后的检查与试验规则[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[5]铁路部科学研究院铁道建筑研究所. TB/T 2489—1994 轮轨水平力、垂直力地面测试方法[S].北京：中国铁道出版社，1994.

[6]北京城建设设计研究总院.GB 50157—2003 地铁设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2003.

[7]中铁工程设计咨询集团有限公司.TB 10002.3—2005 铁路钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2005.

〔编辑：刘晓芳〕