铁路混凝土简支梁桥的检定.pdf

总第 1 期 铁路混凝土简支梁桥 的检 定 1 5 铁 路混凝 土简支梁桥 的检 定 齐舒 ( 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司， 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4) 摘要：以徐沛铁路正线 7座桥实际情况为例 ， 介绍铁 路混凝土简支梁桥的检测 内容和病害情况 ， 并对其病 害产生 原因进行分析 。 关键词 ： 铁路桥 ； 简支梁 ； 检 测 ； 病害 ； 原因分析 1 前言 长期以来 ， 混凝土简支梁 由于结构构造简单 、 技 术成熟 、 架设快捷、 更换方便 ， 成为我 国铁路混凝 土 桥梁的主要类型 。广 泛采用跨度 8 3 2 m 的混凝 土简支梁， 小跨 度 中应用最多 的是 1 6 3 2 m 混凝 土简支梁。以徐沛铁路正线 7座桥实 际情况为例 ， 浅谈铁路混凝土简支梁桥的检定。 2工程概 况 徐沛铁路位于江苏省境 内， 建成 于 2 0世纪 7 0 年代 ， 是徐州至沛县大屯煤炭运输专用线 ， 至今 已运 营 3 0多年。设计活载均为 旧标准“ 中一2 2级” 。现 阶段路线上运行 的列 车及 速度 为 ： 货 物列车 由 “ 前进” 型蒸汽机车牵 引， 运行速度为 6 0 k m h ； 客车 由“ 前进 ” 型 蒸 汽 机 车牵 引， 运行 速 度 为 8 0 k m h 。徐沛正线 7座桥梁的技术参数见表 1 。 表 l 7 座 桥技术参数 3 检测 内容 通过对徐沛正线 7座桥梁资料的收集 和分析 ， 确定先对其进行全面的普查 ， 了解桥梁的总体概况 ， 然后选定代表性的梁跨进行荷载试验 。 3 1 全 桥 普查 ( 1 )对桥梁 的上部及下部混凝土结构进行表 面 风化、 剥落 、 破损 、 冻融 、 钢筋锈蚀及裂缝 的观测 、 记 录 ； 采用超声 回弹综合法对选取的具有代表性 的梁 体进行无损检测 ， 测量混凝土的实际强度 ； 用酒精酚 酞试剂对混凝土碳化深度进行检测 ； 用钢筋保护层 厚度测试仪测试桥梁 的上部及下部混凝土结构的钢 筋保护层厚度 ； 重点检查普通钢筋混凝土梁宽度超 过 0 2 mm的竖向裂纹及有斜 向裂纹和沿主筋方 向 的纵 向裂纹 ； 测量预应力钢筋混凝 土梁上拱度 的变 化、 腹板竖 向裂缝 、 沿 预应力筋方 向的裂纹、 道碴槽 面板与腹板交界处的纵 向裂纹 ， 横隔板裂纹等 。 ( 2 )对支座及附件进行位置 、 锈蚀、 损坏及活动 支座是否灵活的检测 ， 各部螺栓是否折损 ， 弧形支座 上下座板有无变形及受力不均 ， 辊轴支座上下板滚 动面有无凹痕 ， 辊轴间是 否同步 ， 橡胶支座钢件 、 聚 四氟乙烯板 的老化程度等。 ( 3 )检查桥上线路是否符合养护标准 ， 特别 注 意钢轨接头位置 、 轨缝、 线桥中心线的偏差 。 3 2荷载试验 根据桥梁普查结果 ， 选取病害相对较重 的 8跨 ( K5 3 +2 1 1桥选取 2跨 ， 其余各个桥梁各选取 1 跨) 进行静载试验和动载试验 。 ( 1 )荷载试验理论计算 ： 试验前计算 出各控制 断面的内力影响线 ， 根据影响线 、 影响面进行静力加 载计算 ， 计算结构在试 验荷 载作用下相应测试断面 的应力和变形 ， 与荷载试验结果进行 比较 ， 判定结构 承载能力是否满足设计荷载安全运营要求 。 ( 2 )试验荷载确定 ： 桥梁 的静力试验采用机车 施加荷载。对某一控制截面， 试验荷载效率应满足 下式 ( 试验荷载采用 内力等效 的原则计算确定) ： 0 8 呀一 S 。 S ( 1 - I ) 1 0 式中， 叩为静力试验荷载效率； S 为试验荷载作用 下 ， 某工况计算效应值 ； S为设计标准活荷载不计 冲 收稿 日期 ：2 【 ) ( ) 8 1 1 一l O 作者简 介：齐舒( 1 9 8 1 一) ， 女， 助理工程师 ， 2 0 0 4年毕业于 中南大学桥梁工程专 业， 1： 学学 士 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 桥梁检测 与加 固 2 0 0 8年第 1 期 击作用时产生的某工况的最不利计算效应值 ； ( 1 + ) 为设计计算取用的动力系数 。 ( 3 )静载试验测试 内容主要包括 ： 结构 的最大 挠度、 结构控制截面的最大应力 、 支座位移及裂纹的 出现和扩张 。徐沛铁路正线 7座桥中 1 O 1 2 m梁 为普通混凝土简支梁 ， 其应力测试点包括混凝土应 力测试和钢筋应力测试 ， 在控制截面的受压 区混凝 土表面粘贴大标距 电阻应变片， 在凿开下翼缘混凝 土露出的主筋表面粘贴小标距 电阻应变片； 2 4 m和 3 2 m梁为预应力钢筋混凝土梁 ， 在控制截面的受压 区和受拉区混凝土表面都粘贴大标距电阻应变片。 ( 4 )动载试验包括脉动试验和强迫振动试验两 部分 ， 测试梁体动力特性和动力响应， 将试验结果与 计算值及规范限值进行对 比分析 ， 对桥梁运营状况 给予评估 。强迫振动试验包 括跑车试验及制 动试 验。脉动试验通过高灵敏传感器及放大器拾取各检 测点在环境激励下的振动信号， 由电脑采集记录后 ， 经频谱分析给出结构 的频率 、 振型和阻尼 比。跑车 试验测试跨 中的动力 响应 ， 包括振幅、 动应变， 进而 计算出冲击 系数 。制动试 验通 过机车 以 3 0 k m h 的速度通过测试桥梁 ， 并在梁跨中部紧急制动， 以测 量桥梁的动力响应 。 4 主要病害 对徐沛正线 7座桥全面普查结果及典型桥跨 的 荷载试验数据的分析汇总 ， 得 出其主要病害： ( 1 )普通钢筋混凝土简支 T梁和梁普遍存在 竖向裂纹 。大部分位 于梁体的受拉区， 从下翼缘 向 上发展 ， 部分延伸至腹板中间位置( 中心轴附近) ， 整 体上外侧多于内侧 ， 跨 中附近多于端部 ， 裂纹长度小 于 1 5 m， 宽度 均 小于 0 2 mm。 ( 2 )部分梁体混凝 土风化严重 ， 局部粗骨料裸 露 ， 大面积混凝土破损及剥落， 特别是梁体翼缘板有 多处混凝土破损 露筋 ， 裸露 钢筋锈蚀严重 ， 长度约 1 0 c m 。 ( 3 )预应力钢筋混凝土简支 T梁端封锚混凝土 与梁体混凝土间普遍存在开裂现象 ， 宽度多数在0 2 mm左右 ， 沿预应力孔道 ， 在梁端腹板裂纹沿斜向分 布 ， 中部腹板及下缘马蹄底面裂纹沿纵向分布 ， 裂纹 一 般连续， 且较长， 但是宽度小于 0 2 m m。 ( 4 )预应力钢筋混凝土简支 T梁横隔板普遍存 在小于 0 5 m的横向裂 纹， 宽度在 0 1 0 2 mm， 且呈对称分布； 部分连接钢板有裸露现象， 裸露部分 锈蚀较严重 。 ( 5 )静 、 动载试 验各项指标基本满足相应规 范 要求， 其 中双楼线 K0 +5 0 0桥横向基频实测值略小 于规范限值 L 9 0 = = = 3 7 5 Hz 。 5 病 因分析 针对 以上主要病害 ， 在现场有限的条件下 ， 进行 了进一步 的研究， 找出病害产生的主要原因， 为后期 的维修加固提供了参考依据。其病害产生的原因有 ： ( 1 )预应力钢筋的张拉导致梁体中部腹板及下 缘马蹄底面产生沿纵向分布的裂纹 。 ( 2 )桥梁 的防排水系统不当， 造成梁端与梁侧 污水漫流 ， 同时泄水管过短 ， 造成排水不畅， 又因梁 面防水层年久失效加剧了桥梁 的损坏程度 。 ( 3 )徐沛正线 以运煤 为主， 且所检测 7座桥全 部位于常年有水的河流上 ， 煤尘与雨水等含硫化物 的水汽渗入梁 内， 使病害恶化 。 ( 4 )裂损病害发生后没有及时采取有效 的方法 进行处理 ， 破损处混凝土风化 ， 水汽侵入引起钢筋锈 蚀膨胀 ， 使得损伤进一步扩大， 形成恶性循环。 ( 5 )其中预应力 T形梁的 2片梁体连接是通过 横隔板间钢板焊接 ， 焊联 的质量问题及混凝土与钢 板间粘结强度低 ， 使得横 隔板成为梁体最薄弱的部 位 ， 当重载加大梁体的横 向振幅时横隔板表面混凝 土出现细小裂纹 ， 加上雨水和水汽的入侵造成钢板 锈蚀、 体积膨胀、 表面混凝土剥落掉块 、 横隔板断裂 ， 从而又导致梁体在微幅振动时单片 T梁各 自振动 ， 使得横 向频率偏低 。 6结 语 铁路桥梁承受重型活载， 随着行车速度的提高， 桥梁不仅要有足够的强度 ， 还要有 良好的竖 向和横 向刚度 ， 以保证行车安全 。客观全面地了解掌握桥 梁的实际运营情况及病 害的程度 、 成 因机理 和发展 规律， 为进一步加强巡查、 管理和维修加固提供了重 要的理论依据和技术支撑 ， 从而为铁路运输安全工 作提供质量屏障。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m