沈山线平房店河桥桥梁检测

邵 卓 宋国华

1中国铁道科学研究院研究生部 北京 100081

2中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所 北京 100081

正文：

1 桥梁概况

沈山线平房店河桥于1943年建成通车，1988年梁拱加固，属日伪时期老龄桥，至今运行已76年，无技术图纸，桥梁设计荷载及承载能力不详。

该桥为1孔跨度9.8m的普通钢筋混凝土整体Π形简支梁，桥全长14.4m。梁高1.7m，Π肢中心距1.9m。无支座。混凝土矩形桥台，木桩基础，基地为黄粘土。桥上线路为沈山上行单线，混凝土Ⅱ型枕。

该桥在运营期间发现梁体Π肢内存在竖向及水平裂缝，梁根部受剪区存在多条方向约45°走向的斜向裂纹，并且运营单位反映客车通过该桥时有明显晃感。因此检测该桥运营状态、裂缝状态及梁体承载能力是非常必要的，可以为运用维护、整修改造提供依据。

2 试验方案

本次试验利用通过列车为激振源，测试该桥的横向振动、动应力及动挠度、裂缝开合状态等指标，并验算梁的承载能力。

2.1 测点布置及车型选择

梁跨中横向振动（1个）、跨中挠度、梁上翼缘动应力（1个）、梁腹板动应力（3个）、梁底钢筋动应力（1个），共7个测点。

该桥处于正常运营状态，因此选择通过列车为试验激振源，以保证满足运营需要。共采集到9次有效测次其中跨中振动7次，跨中竖向挠度6次，截面动力响应4次，机车为DF4、HXD3B，客车速度为104 km/h，货车速度为53～72km/h。

2.2 检定依据

《铁路桥梁检规范》（铁运函[2004]120号）[1]有关条文规定：

该梁跨中横向振动安全值[Amax]5%为1.089mm。

当列车通过时，桥跨结构在荷载平面的横向振动加速度不应超过1.4 m/s2。

该桥始建于1943年，钢筋混凝土结构，且梁已进行涂装，无法进行混凝土回弹试验，混凝土弹性模量按C15计算，，弯曲受压容许应力。

3 梁振动性能指标

3.1 跨中横向振动及加速度分析

跨中横向振幅最大值为0.594mm，满足《铁路桥梁检定规范》安全值1.089mm要求。

图1 列车通过时跨中横向振幅最大值时域波形

曲线偏离基线，梁体支撑可能是“三条腿”，或梁出现扭曲现象。

通过计算分析，横向加速度最大为0.0101 m/s2，满足《铁路桥梁检定规范》中规定的1.4 m/s2。

3.2 动力冲击系数及动挠度分析

根据桥梁设备数据库显示，梁上跨中道砟厚度30cm，该梁《铁路桥梁检定规范》动力系数为，其中，，取，可以得出。

通过列车动力冲击系数最大值为1.046，满足《铁路桥梁检定规范》通常值要求。

跨中挠度最大值为1.643mm，动挠度与速度形成正比增大趋势。

4 梁内裂缝状态

该处腹板竖向裂缝为活裂缝，列车通过时产生的裂缝开合量为0.022mm～0.024mm。轮对通过时，裂缝明显开合轨迹明显。

分析：梁上存在的竖向裂缝为混凝土承受荷载时，下部受拉区钢筋与混凝土共同受力，受拉区边缘纤维应变大于混凝土受弯极限拉应变时，出现受拉区混凝土开裂；斜向裂纹分别位于混凝土梁根部受剪区，为一条或多条方向高约45°角走向的斜裂纹，是该梁受剪力弯矩共同作用时，斜截面承载力不足造成的，当荷载达到一定程度时，在几条斜裂纹中形成一条主要斜裂缝，或抗剪筋配置不足时易发生此类损伤；水平裂缝是混凝土梁内钢筋锈蚀后体积膨胀，造成混凝土保护层胀裂损伤。钢筋锈蚀与环境温湿度及干湿交替情况、环境存在侵蚀性物质（气、液、固体）、及混凝土中氯离子含量有关；顶板放射性裂纹或为梁顶面局部受力超限所致。

5 承载能力检算

该桥始建于1943年，为日伪时期建造，混凝土等级取C15。根据《铁路桥梁检定规范》U.2.1-1公式推导出跨中换算截面惯性矩。梁上道砟重取39.2kN/m，梁体积36.1m3，梁的密度取混凝土密度2.5×103kN/ m3，M恒=1576.1585 KN·m。

表1 为各测次机车产生的弯矩

通过计算得出，最大值为HXD3B货车以72km/h速度通过桥梁是产生，机车通过时产生的受压区混凝土应力为6.22MPa，小于《铁路桥梁检定规范》混凝土检定弯曲受压容许应力=6.7MPa的要求，但换算中活载后受压区混凝土应力=7.21MPa，不满足容许应力=6.7MPa的要求。该桥梁承载能力满足现有列车通行要求，但不满足《铁路桥梁检定规范》强度要求。

6 结语

截止2018年年底，我国铁路营业里程已经超过13万公里，高铁2.9万公里以上，仍有大量普速铁路正常运营，其中不乏一些超龄服役桥梁，针对这种老龄桥，详细的桥梁检定试验仍然是保证客货运输的重要手段，可以为设备主管单位提供运用维修、整修改造的依据。