鐵路橋梁狀態診斷實驗技術的淺談

曹淵東

【摘 要】鐵路作為現實生活中人們最重要的交通工具之一，其安全性是人們最為關注的問題，而當鐵路橋梁出現損傷問題時，如何為正在運行中的列車提供最大的安全保證是首要任務。因此，加強對鐵路橋梁狀態診斷實驗技術的研究是非常必要的。本文筆者對鐵路橋梁狀態診斷實驗技術進行了分析探討，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

【關鍵詞】鐵路橋梁；狀態；診斷；實驗；技術

前言

當鐵路橋梁出現損傷情況時，研究鐵路橋梁有關的技術人員就必須在最短的時間內分析橋梁結構的狀態，進而判斷出橋梁所存在的問題，以便為運行列車提出在運行速度或是否停止運行疏散列車顧客做出相應的指導。根據上述的情況，以下這篇文章針對鐵路應用結構試驗、運營狀態診斷技術做出了一系列的研究。

1.研究背景及意義

21世紀的今天，鐵路是火車、高鐵、輕軌等交通工具運行必不可少的軌道。而由于自然地貌的復雜性、多樣性，使得鐵路修建的方式、鐵路的形態等方面也具有多樣性，其中橋梁不僅是供渠道、高速公路穿越山谷、河流、山丘等障礙的架空建筑物，也是鐵路運行的一種承載工具。目前世界上的鐵路橋梁大概有數萬座，相對于其他國家，中國作為一個地大物博、地形多樣、地域遼闊并且具有五千年歷史之久的國家，擁有橋梁的比較多，而且中國是全球建筑比較早的國家。如今，雖然各個國家的社會經濟和科技水平均達到很高的水平，在橋梁建筑這方面更是有很大的進步和完善，但由于橋梁內在的可破壞性質，并經過長時間被多種物理因素的影響，其性能發生退化現象，而且由于地震、海嘯、泥石流等自然災害的影響，越來越多的橋梁被破壞。

2.鐵路橋梁診斷的儀器檢測方法

隨著社會科學技術的高速發展，具有土木建筑工程專業知識的科學家、工程師，針對整座橋梁檢測分析研究，提出了一系列的檢測方法，其中包括表觀檢測法、局部檢測法等。這些方法通過各類的高科技電子儀器，對橋梁進行內部結構的分析，為橋梁檢測做出了巨大的貢獻。

2.1表觀檢測法

表觀檢測法，顧名思義，就是通過眼睛在高科技儀器的觀察下，對整座橋梁的外部結構進行分析檢查，技術工作人員或相關的專業人士在對橋梁結構的檢測過程中，用繪圖或者拍照的方法對那些已經損害的部位進行詳細的記錄。另外，更重要的是，為了更準確地檢測出橋梁的狀態、挖掘出橋梁目前最基本的管理資料，然后為該座橋梁各比例的實際現況計算出科學的綜合評估分數，那些與研究橋梁損壞程度的相關的人員，通過量化的方式對橋梁結構劣化的狀態進行綜合評估和分析。表觀檢測方法通過對橋梁外觀的檢測，檢測出橋梁結構狀態，為橋梁設計做出相關的評定，提高了橋梁施工和加固維修的質量效果。另外，雖然表觀檢測法擁有一系列的優點，也是檢測橋梁結構最常用的方法，例如，通過表觀檢測法，可以發現鋼筋混凝土橋梁出現的各種裂縫及其它病害，進而為評定橋梁各部結構的運營情況提供依據，有利于高效地分析橋梁局部出現損害的源頭，但是這種檢測方法往往不能準確地定量判斷出橋梁內部結構的損傷程度，更不能為橋梁檢測提供精確的數據。

2.2局部檢測方法

局部檢測方法，簡單來說，就是對那些損傷較其他部位嚴重的橋梁構行深入的檢測。局部檢測方法除了使用表觀檢測中的目視法外，還采用了電、渦流、射線照相、聲發射、磁分子、散射、核磁共、振光干涉、和流體滲透、脈沖雷達、超聲波、射線衍射、共振超聲光譜儀、磁漏等各種電子技術儀器對橋梁局部結構進行科學而高效的檢測。值得注意的是，對局部橋梁的檢測不僅需要相關的土木建筑工程專業知識還需要專業的電子知識對數據進行分析，而且那些用于局部檢測的電子設備成本很高。局部損傷檢測這種方法，通過對局部結構進行沒有破壞性質的檢測，有利于判斷出橋梁局部損壞的程度大小、有利于分析橋梁局部損傷對整體橋梁結構工作性能的影響程度，同時它為獲得整體結構健康評估報告提供了來源。橋梁結構試驗的最主要目的是在荷載試驗下，更進一步地掌握橋梁結構在荷載的影響下會產生怎么樣的運作狀態，它實質上是一種有利于綜合判斷結構承載能力的一項科學而高校的實驗工作。

3.鐵路橋梁診斷的結構試驗

對于鐵路橋梁結構試驗的方法有幾種，其中荷載試驗是一種比較高效的科學實驗，這種試驗有利于更精確地分析檢測出橋梁結構損壞狀態。靜載試驗試驗荷載是一種可以了解結構界面的應力分部、混凝的中軸位置、分析梁杠件的實際內力、梁跨中點的撓度的實驗，它主要通過停于預定加載位置對結構進行靜應變、靜位移的測定，進而判斷出橋梁結構在靜載影響下的運作情況。而動載試驗試驗荷載與靜載試驗試驗荷載在本質上存在較大的差異，它運用不同的速度，對試驗橋梁動應變、動位移、豎向與橫向振動進行測定，通過這項檢測，可以更準確地了解橋梁結構的模態振型、動力系數、振幅、振動特征、阻尼比、頻率等，進而更進一步地判斷橋梁結構在動載影響下的運作情況。還有一種荷載試驗叫制動試驗試驗荷載。為了測定橋梁結構在制動力影響下的運作情況，制動試驗試驗荷載以設置科學的速度進行運行，然后在橋上進行緊急制動，隨后檢測荷載制動時產生的結構應力和位移。

4.鐵路橋梁運營狀態下的診斷技術研究

工業革命開展后，社會的生產力得到大大的提高，促進了各行各業的發展，而交通業發展水平更是得到不斷的提高和完善。中國鐵路行業在工業革命不斷發展的影響下，經濟水平不斷提高，其鐵路客貨運行的速度也不斷提高，然而相對于世界一些外國發達國家來說，還是不夠快。中國政府為了有效的提高列車的運行速度，分別在京廣、京哈和京滬這3條重要路線提高了速度，然而由于在某方面的技術欠缺，鐵路客貨運行速度提速對鐵路橋梁造成了很多嚴重的問題。橋梁是一種具有被破壞性質的人工建筑物，它在多種物理因素的長時間的作用下，會逐漸發生老化、損傷的情況。鐵路客貨運行速度越快，橋梁在受力的情況下，會有一定程度的振動，特別是橋梁的橫向振動。一般情況下，很多的鐵路橋梁橫向堅硬度不強，所以在提速的情況下，它們的橫向振動幅度會明顯增大。還有交通工具的重量大小也會引起橋梁振動的幅度不同，一般來說，客車運行引起橋梁振動幅度會比貨車運行小。當列車在橋上行駛的速度大于后車體時，就會出現橫向擺動的現象，因為它振擺的頻率大概與中高墩和中小跨度梁體的橫向強振頻率靠近。其實，出現以上情況的重要因素是貨物列車在轉向架的影響下振動性能存在很大的不足。

5.結束語

在經濟高速發展的21世紀，各行各業的發展都離不開交通。交通作為商品交換、人們出行的重要性條件之一，在國家發展和人民生活方面扮演著越來越重要的角色，從某種意義上來說，它也是衡量一個國家綜合國力強弱的標準，掌握著一個國家的經濟命脈。綜上所述，對于鐵路橋梁狀態診斷實驗技術的研究，是未來交通業發展研究的一個方向，具有重大的意義。

參考文獻：

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