蕪湖長江大橋常規檢定評估試驗

楊　炯

(上海鐵路局工務處，上海　200071)

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蕪湖長江大橋常規檢定評估試驗

楊炯

(上海鐵路局工務處，上海200071)

摘要：為判別蕪湖長江大橋當前安全運營狀況，2014年對蕪湖長江大橋進行了第一次常規檢定評估試驗。試驗對結構應力、撓度、支座位移、索力、橫豎向振幅和自振頻率等進行了測試。實測結果表明：主桁主要桿件應力、跨中撓度、支座位移等測試結果與2000年成橋試驗測試結果基本一致，結構受力正常且處于彈性工作階段。應力和撓度實測動力系數均較小，振動各項指標(橫向振幅、橫向自振頻率、加速度)均滿足《橋檢規》相關要求。

關鍵詞：蕪湖長江大橋；斜拉橋；檢測

1概述

蕪湖長江大橋2000年9月30日建成通車，至今運營超過10年。目前橋上客車運營速度為100 km/h，貨車運營速度為80 km/h。依據《鐵路技術管理規程》要求，2014年對全橋進行了第一次常規檢定評估試驗。

檢定對象為正橋第7～9孔3×144 m連續鋼桁梁橋和第10～12孔(180+312+180) m鋼桁梁斜拉橋。檢定內容包括主桁應力、撓度、支座位移、索力、橫豎向振幅和自振頻率等[1-3]。

2試驗方案

2.1　(180+312+180)m斜拉橋靜載試驗2.1.1　試驗荷載

經理論計算比較，鐵路試驗荷載選用雙線1DF4+19C70(滿載)編組，C70車型為C70和C70B兩種(下同)。與鐵路設計雙線中—活載相比，鐵路面最大加載效率系數為0.86(第11孔跨中上弦桿應力)。公路試驗荷載采用28輛250 kN載重汽車，分四車道加載，汽車縱向間距18.0 m，與公路設計活載(四車道汽-C20、兩側1.5 m寬人行道的人群荷載為3.0 kN/m2)相比，公路面最大加載效率系數為1.03(10號塔中跨水平索索力)。公鐵滿載時，實際最大加載效率系數為0.88(第11孔跨中上弦桿應力和10號塔中跨水平索索力均為0.88)。公路單獨加載采用1輛300 kN載重汽車進行加載。測點布設見圖1。

圖1　斜拉橋測點布設

2.1.2荷載工況(表1)

表1　斜拉橋荷載工況

靜載試驗包括公鐵同時加載、鐵路單獨加載、公路單獨加載三部分。對主桁桿件、鐵路橋面系和公路橋面系等各控制截面的應力、斜拉索索力增量、鋼桁梁撓度、活動支座縱向位移、斜拉橋副桁受力和公路橋面板縱向受力進行測試。公路單獨加載對斜拉橋公路縱梁及橋面板應力進行測試。

2.2　3×144 m連續鋼桁梁橋靜載試驗

2.2.1試驗荷載

經理論計算比較，鐵路試驗荷載選用雙線1DF4+9C70(滿載)編組。與鐵路設計雙線中-活載相比，鐵路面最大加載效率系數為0.78(第8孔跨中上弦桿應力)。公路試驗荷載采用20輛25 t載重汽車，分四車道加載，汽車縱向間距18.0 m，與公路設計活載(四車道汽-C20、兩側1.5 m寬人行道的人群荷載為3.0 kN/m2)相比，公路面最大加載效率系數為1.07(第9孔跨中撓度)。公鐵滿載時，實際最大加載效率系數為0.83(第8孔跨中上弦桿應力和跨中撓度均為0.83)。公路單獨加載采用1輛300 kN載重汽車進行加載。測點布設見圖2。

圖2　連續鋼桁梁橋測點布設

2.2.2荷載工況(表2)

表2　連續梁橋荷載工況

靜載試驗包括公鐵同時加載、鐵路單獨加載、公路單獨加載3部分。對主桁桿件、鐵路橋面系和公路橋面系等各控制截面的應力、鋼桁梁撓度、活動支座縱向位移進行測試。公路單獨加載對公路縱梁及橋面板應力進行測試。

2.3　正橋動載試驗

正橋動載試驗分編組列車試驗、過路列車試驗及公路面跑車試驗。

編組列車試驗和過路列車試驗主要對正橋第7～9孔3×144 m連續鋼桁梁橋和第10～12孔(180+312+180) m斜拉橋控制部位的動應力、動位移及振動特性進行測試。對斜拉橋縱梁斷開處三向位移進行測試。編組列車試驗使用特定編組的專列作為試驗荷載，分單線試驗和交會試驗。過路列車試驗利用過路客貨列車作為試驗荷載，在封鎖時間外進行。

鐵路面列車編組為2DF4+19C70(滿載)+32C62(空車)。公路面跑車試驗采用一輛250 kN載重汽車，測試汽車以一定速度通過時對公路橋面系(公路縱梁、橋面板)的動力作用。

3試驗結果

3.1　3×144 m連續鋼桁梁橋

靜載試驗和動載試驗結果匯總見表3和表4。

表3　連續梁橋靜載試驗結構校驗系數匯總

表4　連續梁橋動載試驗測試結果匯總

3.2　(180+312+180) m斜拉橋

斜拉橋靜載試驗和動載試驗結果匯總見表5和表6。

表5　斜拉橋靜載試驗結構校驗系數匯總

3.3　試驗成果分析

(1)連續梁橋輥軸支座下擺與輥軸間潤滑作用不充分，存在一定程度的干摩擦，造成支座結構校驗系數較2000年試驗值偏小。

(2)斜拉橋公路橋面系參與主桁工作作用明顯，主桁上弦桿結構校驗系數小于下弦桿，副桁連接主桁與斜拉索，參與主桁結構受力，增大了下弦桿、豎桿和斜桿的受力，故主桁桿件結構校驗系數略偏大。

4結論[4-13]

4.1　第7～9孔3×144 m連續鋼桁梁橋

(1)連續鋼桁梁橋靜載主要桿件應力、跨中撓度、支座位移等測試結果與2000年成橋試驗測試結果基本一致。橋梁撓度、支座位移、主桁桿件軸向應力、公路縱梁橋面板應力的結構校驗系數全部小于1.00，結構受力正常且處于彈性工作狀態。

(2)連續鋼桁梁橋動應力和動撓度的動力系數均較小，振動各項指標(橫向振幅、橫向自振頻率、加速度)均滿足《橋檢規》相關要求。

表6　斜拉橋動載試驗測試結果匯總

4.2　第10～12孔(180+312+180) m斜拉橋

(1)斜拉橋靜載主要桿件應力、跨中撓度、塔頂縱向位移測試結果與2000年成橋試驗測試結果基本一致。橋梁撓度、大部分主桁桿件軸向應力、鐵路縱橫梁應力、公路縱梁橋面板應力的結構校驗系數均小于1.00，結構受力正常且處于彈性工作狀態。

(2)斜拉橋動應力和動撓度的動力系數均較小，振動各項指標(橫向振幅、橫向自振頻率、加速度)均滿足《橋檢規》相關要求。

(3)鐵路橋面系活動縱梁豎向相對位移較小為-0.73 mm，明顯小于南京長江大橋實測值-4.54 mm，該處活動縱梁鉸板受力較小，現場檢查鉸板處也未發現裂縫。縱向相對位移最大為13.91 mm。

(4)試驗中也發現10號、11號塔左右側輥軸支座的實測縱向位移均較小，造成錨固在索塔橫梁處水平索索力增量結構校驗系數也較小。斜拉橋的塔梁索三者為一共同受力體，在列車活載作用下，主梁承受強制支座位移荷載，主梁受力分擔比例增加，斜拉索和主塔相應減少，故靜載試驗中部分桿件(豎桿和斜桿)結構校驗系數偏高，斜拉索索力增量結構校驗系數偏小。

(5)制動撐架豎桿焊縫位置處的裂紋是由荷載引起的疲勞裂紋。

參考文獻：

[1]上海鐵路局工務檢測所.淮南線蕪湖長江大橋常規檢定評估試驗方案[Z].上海：上海鐵路局工務檢測所，2014.

[2]上海鐵路局工務檢測所.京滬線南京長江大橋常規檢定評估試驗報告[R].上海：上海鐵路局工務檢測所，2012.

[3]上海鐵路局工務檢測所.淮南線蕪湖長江大橋常規檢定評估試驗報告[R].上海：上海鐵路局工務檢測所，2015.

[4]鐵道部科學研究院.蕪湖長江大橋斜拉橋靜動載試驗報告[R].北京：鐵道部科學研究院，2000.

[5]夏建中.蕪湖長江大橋成橋靜動載試驗[J].中國鐵道科學，2001，22(5)：81-85.

[6]鐵道部大橋工程局勘測設計院.蕪湖長江大橋設計資料[Z].武漢：鐵道部大橋工程局勘測設計院，1998.

[7]鐵道部大橋局第四橋梁工程處.蕪湖長江大橋竣工資料[Z].南京：鐵道部大橋局第四橋梁工程處，1998.

[8]中華人民共和國鐵道部.TBJ 2—96鐵路橋涵設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，1996.

[9]中華人民共和國鐵道部.TBJ 24—89鐵路結合梁設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，1990.

[10]中華人民共和國交通部.JTJ 021—89公路橋涵設計通用規范[S].北京：人民交通出版社，1989.

[11]中華人民共和國交通部.JTJ 023—85公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京：人民交通出版社，1985.

[12]中華人民共和國鐵道部.鐵運函[2010]38號鐵路橋隧建筑物修理規則[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

[13]中華人民共和國鐵道部.鐵運函[2004]120號鐵路橋梁檢定規范[S].北京：中國鐵道出版社，2004.

Routine Evaluation Test of Wuhu Yangtze River Bridge

YANG Jiong

(Track Maintenance Department， Shanghai Railway Administration， Shanghai 200071, China)

Abstract：The first routine evaluation test was conducted in 2014 for Wuhu Yangtze River Bridge to evaluate its safety conditions. Structural stress， deflection， bearing displacement， cable tension， vibration amplitude and frequency were tested. Test results show that the main truss’s stress， mid-span deflection， bearing displacement are basically consistent with the 2000 complete bridge experimental test results， the bridge structure is normal and at a elastic working stage. The tested dynamic coefficients of stress and deflection are both small and the vibration indicators (transverse amplitude， horizontal amplitude， natural frequency and acceleration) met the requirements related to bridge inspection regulations.

Key words：Wuhu Yangtze River Bridge; Cable-stayed bridge; Test

作者簡介：楊炯(1984—)，男，工程師，2010年畢業于東南大學，工學碩士。

收稿日期：2015-05-11； 修回日期：2015-06-01

中圖分類號：U446

文獻標識碼：ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.01.014

文章編號：1004-2954(2016)01-0066-05