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      廠區鐵路橋的檢測評估
      發布時間:2014-08-05

        摘要:橋梁作為交通樞紐,發揮著越來越重要的作用,已經成為全國經濟發展的紐帶。而鐵路橋梁因其長期處在外界不利因素的共同作用下,且維護工作相對滯后,材料更易于不斷劣化,最終形成較大損傷。鐵路橋梁的檢測評估除常規的現場檢查,現場檢測,計算分析外,應以動力特性測試為主,尤其對于車輛荷載不發生變化的在役橋梁,結構評估應傾向于正常使用性,比如振幅、加速度和自振頻率,本文通過某廠區鐵路橋的檢測評估,說明鐵路橋梁檢測的特點及一般方法。

        關鍵詞:鐵路橋梁 檢測評估 動力特性

        1 引言

        隨著經濟建設的不斷發展,橋梁作為交通樞紐,發揮著越來越重要的作用,已經成為全國經濟發展的紐帶。而鐵路橋梁因其長期處在外界不利因素的共同作用下,且維護工作相對滯后,材料更易于不斷劣化,最終形成較大損傷。為此探索和研究在役鐵路橋梁的檢測和評估技術,具有一定的現實意義和工程指導意義。

        本文通過某廠區鐵路橋梁的實際檢測評估應用,提出一些實用方法,可以對以后類似鐵路舊橋檢測加固提供一定的借鑒意義。

        2 基本情況

        某廠區鐵路橋始建于1969年,為兩跨T型梁橋,平面布置如圖2.1所示。由于建造年代久遠,橋體經受混凝土風化、車輛撞擊、水、氣腐蝕,混凝土構件鋼筋銹脹、振動荷載等影響,橋體狀況日益惡化。需要對橋的安全性、承載力和耐久性進行鑒定,以便為下一步進行加固(或者改造更新)提供科學依據。

        圖2.1 平面布置圖

        橋梁的常規檢測通常分為現場檢查,現場檢測,現場試驗,計算分析,綜合評估等幾個步驟[[1]]。

        3 現場檢查

        現場檢查主要目的是發現橋梁結構的現狀缺陷和損傷破壞[[2]],包括橋面系,上部結構,下部結構等。經現場檢查,發現該鐵路橋具有以下特點:

        1. 地基基礎基本完好,上部結構未發現由于不均勻沉降造成的結構構件開裂和傾斜,建筑地基和基礎無靜載缺陷;

        2. 墩臺局部有銹脹裂縫,個別位置銹脹剝落嚴重,水流沖刷線附近混凝土表面有細微孔洞,骨料凸現,和受水流沖刷導致表面水泥漿流失有關;

        3. T型梁基本完好,但局部存在銹脹裂縫,且個別鋼筋銹蝕嚴重,和保護層過薄有關;

        4. 人行走道板得下表面多數存在泛堿或銹脹露筋現象,部分已經銹脹剝落嚴重,必須進行處理;人行道鋼支架及護欄鋼構件防腐層已經全部破壞,構件表面銹蝕;

        5. 原有鑄鐵支座由于銹蝕嚴重,1994年大修時,已經全部更換為平板橡膠支座,平板橡膠支座未發現老化、開裂或內部鋼板銹蝕現象,但支座墊板由于受氣候影響,已經發生銹蝕;

        6. 巡視吊籠結構存在一定的銹蝕,無法在軌道上自由滑行,木走道板腐朽老化,容易發生斷裂踏空。

        4 現場檢測

        根據該鐵路橋梁的實際特點,現場檢測主要包括:混凝土碳化深度,混凝土強度,鋼筋位置及保護層厚度,混凝土內部鋼筋銹蝕程度,此外,考慮到橋梁檢測年代較早,當時的混凝土耐久性未得到充分的重視,本次檢測還包括混凝土內部氯離子和硫酸根離子檢測,混凝土內部堿含量檢測等耐久性檢測內容

        檢測結果表明:

        1. 各類混凝土構件的碳化深度均較深,雖未達到混凝土保護層厚度,但對于保護層較薄的部位,碳化深度已經到達鋼筋表面,造成了局部鋼筋的銹蝕,考慮到耐久性影響[[3]],需要進行處理。

        2. 主要構件的混凝土強度等級達到設計要求;

        3. 鋼筋保護層厚度基本符合規范要求,局部存在保護層過;

        4. 除已經外露銹蝕的局部位置外,混凝土內部鋼筋基本無銹蝕;

        5. 混凝土中氯離子含量和硫酸根離子含量均小于規定限值,對鋼筋銹蝕基本無影響,對耐久性影響較;混凝土中堿含量超過規范對堿活性骨料的要求,但現場檢查并未發現由于堿骨料反應引起的混凝土膨脹、裂縫,說明尚不具備發生反應的條件,但應加強監控。

        5 現場試驗與計算分析

        橋梁現場試驗包括靜載試驗和動載荷試驗[[4]],考慮到該廠區內鐵路橋的車輛載重量及實際工況今后不會發生變化,而且鐵路橋梁對振動的要求較高,本次檢測以動測為主,現場對所評估的鐵路橋在不同工況下的動力性能進行了測試。通過橋梁在荷載作用下的動力特性反應能否滿足正常使用的要求[[5]、[6]]。

        現場對兩種工況:無車輛通行和最大載重量車輛通行。

        測試結果如圖5.1所示,匯總結果見表5.1。

       

       圖5.1 橋梁動測結果

        表5.1 橋梁動測結果匯總

        

        位 置

        工 況

        振動響應參數

        測試工況

        豎向

        橫向

        跨中

        無車

        頻率(Hz)

        62.85

        ——

        振幅(mm)

        ——

        0.102

        加速度(m/s2)

        ——

        ——

        跨中

        重車

        頻率(Hz)

        ——

        ——

        振幅(mm)

        4.70

        0.561

        加速度(m/s2)

        3.47

        ——

        由上述試驗結果,該鐵路橋跨中橫向水平最大振幅0.561,小于《鐵路橋梁檢定規范》[[7]]規定的L/16.5=0.969mm的限值;跨中最大豎向加速度3.47m/s2,小于鐵路橋梁3.5m/s2的限值;橋梁自振頻率62.85Hz,大于規范規定的90/L=5.6Hz;綜上所述,在目前的橋梁現狀和運行工況下,橋梁動力特性能夠滿足安全運行的要求。

        考慮橋梁結構的現狀缺陷及實測材料性能指標,對該簡支梁橋進行計算分析,結果表明,該鐵路橋在現狀條件下的承載力也能滿足要求。

        6 綜合評估

        在現場檢查,檢測,動力測試及計算分析的基礎上,可對該鐵路橋梁進行綜合評估,提出鑒定評估結論,即:對于該鐵路橋,現狀基本能滿足安全正常使用要求,但局部須采取措施,經局部簡單修復后可繼續正常服役。主要表現在:根據對實測數據的計算結果,橋梁在極限狀態下滿足承載力要求;動力測試結果表明,在目前的橋梁現狀和運行工況下,橋梁動力特性能夠滿足安全運行的要求;該結構局部存在耐久性不足的問題,需要進行處理。

        7 結論

        鐵路橋梁的檢測評估除常規的現場檢查,現場檢測,計算分析外,應以動力特性測試為主,尤其對荷載不會發生大幅變化的情況,承載力已經經受了長期的運行考驗,結構評估應傾向于正常使用性,比如振幅、加速度和自振頻率,而動測則可以很好的反應鐵路橋梁的這些特性,輔助評估工作的進行。



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