关于铁路桥梁状态诊断实验技术的探讨

周孝林

摘 要 桥梁作为渠道、公路、铁路的承载工具，是交通是否顺畅的决定性因素之一。一个国家为了充分利用地形地貌，进而促进一个国家的交通发展，建造了越来越多的桥梁，然而随着时间的推移，越来越多的铁路桥梁发生损坏现象，如果把所有损坏的铁路桥梁拆除并且重建，这需要耗费巨大的人力、物力、财力。所以为了实现合理配置资源，最明智、经济的做法就是对铁路桥梁进行结构试验、损伤检测分析、运营状态诊断、有针对性地判断出铁路桥梁的损伤程度，进而充分掌握铁路桥梁的结构状态，为修补加固铁路桥梁提供科学而有效的指导。

关键词 铁路桥梁；结构试验；运营状态诊断

中图分类号 [U24] 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）163-0172-02

铁路桥梁作为一种物质负载工具，它的结构很容易出现局部提前老化和意外损伤的情况，因为它经过长期的使用，会被各种各样的因素所影响，其所包含的因素包括噪音、湿度、冲击作用、强风、车辆荷载、冲击作用等物理现象。虽然这些影响因素不会在短时间内使桥梁的整体结构受到重创破坏，但随着时间的流逝，铁路桥梁因为作用力过度集中、承受力负荷等因素的影响，使得桥梁结构局部损伤越来越严重、损伤程度不断增大，进而对桥梁的结构产生巨大的潜在的安全威胁。尽管这种现象不会立即导致整个结构的破坏，但它对结构的安全性构成了潜在的危险。铁路作为现实生活中人们最重要的交通工具之一，其安全性是人们最为关注的问题，而当铁路桥梁出现损伤问题时，如何为正在运行中的列车提供最大的安全保证是首要任务。所以，当铁路桥梁出现损伤情况时，研究铁路桥梁有关的技术人员就必须在最短的时间内分析桥梁结构的状态，进而判断出桥梁所存在的问题，以便为运行列车提出在运行速度或是否停止运行疏散列车顾客做出相应的指导。根据上述的情况，以下这篇文章针对铁路应用结构试验、运营状态诊断技术做出了一系列的研究。

1 研究背景及意义

21世纪的今天，铁路是火车、高铁、轻轨等交通工具运行必不可少的轨道。而由于自然地貌的复杂性、多样性，使得铁路修建的方式、铁路的形态等方面也具有多样性，其中桥梁不仅是供渠道、高速公路穿越山谷、河流、山丘等障碍的架空建筑物，也是铁路运行的一种承载工具。目前世界上的铁路桥梁大概有数万座，相对于其他国家，中国作为一个地大物博、地形多样、地域辽阔并且具有五千年历史之久的国家，拥有桥梁的比较多，而且中国是全球建筑比较早的国家。如今，虽然各个国家的社会经济和科技水平均达到很高的水平，在桥梁建筑这方面更是有很大的进步和完善，但由于桥梁内在的可破坏性质，并经过长时间被多种物理因素的影响，其性能发生退化现象，而且由于地震、海啸、泥石流等自然灾害的影响，越来越多的桥梁被破坏。

2 铁路桥梁诊断的仪器检测方法

随着社会科学技术的高速发展，具有土木建筑工程专业知识的科学家、工程师，针对整座桥梁检测分析研究，提出了一系列的检测方法，其中包括表观检测法、局部检测法等。这些方法通过各类的高科技电子仪器，对桥梁进行内部结构的分析，为桥梁检测做出了巨大的贡献。

2.1 表观检测法

表观检测法，顾名思义，就是通过眼睛在高科技仪器的观察下，对整座桥梁的外部结构进行分析检查，技术工作人员或相关的专业人士在对桥梁结构的检测过程中，用绘图或者拍照的方法对那些已经损害的部位进行详细的记录。另外，更重要的是，为了更准确地检测出桥梁的状态、挖掘出桥梁目前最基本的管理资料，然后为该座桥梁各比例的实际现况计算出科学的综合评估分数，那些与研究桥梁损坏程度的相关的人员，通过量化的方式对桥梁结构劣化的状态进行综合评估和分析。表观检测方法通过对桥梁外观的检测，检测出桥梁结构状态，为桥梁设计做出相关的评定，提高了桥梁施工和加固维修的质量效果。另外，虽然表观检测法拥有一系列的优点，也是检测桥梁结构最常用的方法，例如，通过表观检测法，可以发现钢筋混凝土桥梁出现的各种裂缝及其它病害，进而为评定桥梁各部结构的运营情况提供依据，有利于高效地分析桥梁局部出现损害的源头，但是这种检测方法往往不能准确地定量判断出桥梁内部结构的损伤程度，更不能为桥梁检测提供精确的数据。

2.2 局部检测方法

局部检测方法，简单来说，就是对那些损伤较其他部位严重的桥梁构行深入的检测。局部检测方法除了使用表观检测中的目视法外，还采用了电、涡流、射线照相、声发射、磁分子、散射、核磁共、振光干涉、和流体渗透、脉冲雷达、超声波、射线衍射、共振超声光谱仪、磁漏等各种电子技术仪器对桥梁局部结构进行科学而高效的检测。值得注意的是，对局部桥梁的检测不仅需要相关的土木建筑工程专业知识还需要专业的电子知识对数据进行分析，而且那些用于局部检测的电子设备成本很高。局部损伤检测这种方法，通过对局部结构进行没有破坏性质的检测，有利于判断出桥梁局部损坏的程度大小、有利于分析桥梁局部损伤对整体桥梁结构工作性能的影响程度，同时它为获得整体结构健康评估报告提供了来源。桥梁结构试验的最主要目的是在荷载试验下，更进一步地掌握桥梁结构在荷载的影响下会产生怎么样的运作状态，它实质上是一种有利于综合判断结构承载能力的一项科学而高校的实验工作。

3 铁路桥梁诊断的结构试验

对于铁路桥梁结构试验的方法有几种，其中荷载试验是一种比较高效的科学实验，这种试验有利于更精确地分析检测出桥梁结构损坏状态。

静载试验试验荷载是一种可以了解结构界面的应力分部、混凝的中轴位置、分析梁杠件的实际内力、梁跨中点的挠度的实验，它主要通过停于预定加载位置对结构进行静应变、静位移的测定，进而判断出桥梁结构在静载影响下的运作情况。而动载试验试验荷载与静载试验试验荷载在本质上存在较大的差异，它运用不同的速度，对试验桥梁动应变、动位移、竖向与横向振动进行测定，通过这项检测，可以更准确地了解桥梁结构的模态振型、动力系数、振幅、振动特征、阻尼比、频率等，进而更进一步地判断桥梁结构在动载影响下的运作情况。

还有一种荷载试验叫制动试验试验荷载。为了测定桥梁结构在制动力影响下的运作情况，制动试验试验荷载以设置科学的速度进行运行，然后在桥上进行紧急制动，随后检测荷载制动时产生的结构应力和位移。

4 铁路桥梁运营状态下的诊断技术研究

工业革命开展后，社会的生产力得到大大的提高，促进了各行各业的发展，而交通业发展水平更是得到不断的提高和完善。中国铁路行业在工业革命不断发展的影响下，经济水平不断提高，其铁路客货运行的速度也不断提高，然而相对于世界一些外国发达国家来说，还是不够快。中国政府为了有效的提高列车的运行速度，分别在京广、京哈和京沪这3条重要路线提高了速度，然而由于在某方面的技术欠缺，铁路客货运行速度提速对铁路桥梁造成了很多严重的问题。

桥梁是一种具有被破坏性质的人工建筑物，它在多种物理因素的长时间的作用下，会逐渐发生老化、损伤的情况。铁路客货运行速度越快，桥梁在受力的情况下，会有一定程度的振动，特别是桥梁的横向振动。一般情况下，很多的铁路桥梁横向坚硬度不强，所以在提速的情况下，它们的横向振动幅度会明显增大。还有交通工具的重量大小也会引起桥梁振动的幅度不同，一般来说，客车运行引起桥梁振动幅度会比货车运行小。当列车在桥上行驶的速度大于后车体时，就会出现横向摆动的现象，因为它振摆的频率大概与中高墩和中小跨度梁体的横向强振频率靠近。其实，出现以上情况的重要因素是货物列车在转向架的影响下振动性能存在很大的不足。

5 结论

在经济高速发展的21世纪，各行各业的发展都离不开交通。交通作为商品交换、人们出行的重要性条件之一，在国家发展和人民生活方面扮演着越来越重要的角色，从某种意义上来说，它也是衡量一个国家综合国力强弱的标准，掌握着一个国家的经济命脉。综上所述，对于铁路桥梁状态诊断实验技术的研究，是未来交通业发展研究的一个方向，具有重大的意义。

参考文献

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[3]杨勇，王灿，朱新宪.既有桥梁结构混凝土现存应力测量与

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