有关桥梁检定的一般知识.docx
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有关桥梁检定的一般知识
有关桥梁检定的一般知识
一、为什么要进行桥梁检定
1.承受的荷载不一定是设计荷载
如:
列车通过桥梁的速度高于设计速度,目前这种情况很普遍。
列车轴重增加超过设计荷载(普通重载列车或超重货物列车)。
桥梁受到撞击而使主钢筋拉断、梁体混凝土掉块,或者使钢梁杆件弯曲。
有害物质的侵蚀,如盐害。
遭受超过设计频率的洪水。
如果设计可以满足,应该不用再计算了,但存在人为外力及灾害(地震、洪水、台风,人力损坏),导致桥梁劣化。
2.运用时间长,随时间的增长承载力降低
混凝土或梁体开裂。
混凝土碳化、钢筋锈蚀
钢梁锈蚀杆件有效截面变小
3.充分利用既有桥梁,节约投资为运输服务
检定的安全系数低于设计的安全系数,为有效利用既有桥梁。
《检规》中规定的材料容许应力高于设计时的基本容许应力。
二、桥梁检定承载能力
桥梁设计时是按照给定的设计荷载,通过计算来构造一个结构,使该荷载能够以一定的速度安全通过。
桥梁检定是一个反过程:
有了一座旧的桥梁,计算出该既有桥梁能承受多大荷载,这个能承受的荷载相当于中华人民共和国铁路标准活载(中-活载)的倍数即为K-桥梁检定承载系数。
K≥1时,表示桥梁承载能力满足标准活载的要求。
K<1时,表明桥梁承载能力不满足中-活载。
Q:
活载系数,桥梁实际通过的活载相当于标准活载的倍数。
只要Q≤K,该列车就可以安全通过。
桥梁各个部件原则上按照等强度设计,但是又不可能等强度,所以一个桥梁就有很多个承载系数,有跨中(1/4跨度处,1/8跨度处)弯矩按受拉钢筋计算的承载系数、跨中(1/4跨度处,1/8跨度处)弯矩按照受压区混凝土计算的承载系数,支点截面混凝土主拉应力承载系数,变截面处板梗相交处剪应力承载系数,变截面处或1/4跨度处箍筋和斜筋承载系数等等。
某桥梁的承载系数是取这些承载系数中的最小者。
三、铁路桥梁检定应包括的内容
1.桥梁现状检查(自学检规第11-18页)
2.桥梁孔径及冲刷检算(本次培训略去)
3.桥跨结构及墩台承载能力检算(略)
4.铁路桥梁的运营性能检验(桥梁变位、车辆脱轨安全性、舒适度)
5.桥梁结构现场试验(略)
四、荷载
1951年制定中-Z活载,所以50年代、60年代初的荷载可能是中-18级、中-20级、中-24级,不一定是中-22级荷载。
1965年制定中-活载(中华人民共和国铁路标准活载)就是采用中-22级活载(中间是五个集中荷载22T),如图。
ZK活载-中华人民共和国客运专线活载,取0.8UIC。
德国的改建线路与我国情况相似,客车运行200km/h,货车运行120km/h,客货混运,德国桥梁设计采用UIC71图式,我国这里是照搬加改造,取0.8倍。
ZK活载图式(特种活载未示)
五、认识机车
东风7J型交流传动内燃机车
中华之星
“长白山”号动车组
DF11
DDJ1大白鲨(国产)
新曙光
神舟号
春城、北亚、庐山、晋龙
SS9
SS7D
先锋号
既有线提速200km/h技术条件(桥梁)
5.2.1列车静活载作用下,梁体的竖向变形应满足下列规定:
1.梁体的计算竖向挠度应不大于表1的限值:
梁体竖向挠度限值表1
跨度L(m)
L≤24
24 40 挠度限值 单跨 L/1000 L/900 L/900 多跨 L/1400 L/1200 L/900 2梁端转角(图略)应不大于下列限值: 路基与桥梁过渡处梁端: θ=[3·10-3rad] 两梁之间的转角: θ1+θ2=[6·10-3rad] 5.2.2在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力的组合作用下,梁体的水平挠度应不大于L/4000(L为桥梁跨度)。 5.2.3在列车静活载作用下,3.0m梁长的扭曲变形(图略)应满足: t≤3.0mm。 5.2.4运营列车荷载作用下,梁端支座横向变位不得大于1mm。 5.2.5梁体自振频率 1简支梁竖向自振频率一般应不小于n0。 (公式略) 4m≤L≤20m 20m<L<96m 式中n0——简支梁竖向自振频率限值(Hz); LΦ——简支梁跨度(m) 2简支梁横向一阶弯曲自振频率nh应满足: nh≥60/L0.8 式中L-桥梁跨度(m) 适用于L≤64m简支的混凝土梁、下承式钢桁梁、钢板梁。 5.2.6由墩台横向水平位移差引起的相邻结构物轴线间的水平折角不得超过1‰。 计算水平折角的荷载组合按《铁路桥涵设计基本规范》5.3.3条第2项1款办理。 桥梁跨度小于20m时,墩台横向水平位移限值采用跨度20m的限值。 5.2.7车桥动力检算 跨度大于64m的钢桁梁桥、单线中高墩桥梁和轻型墩桥梁,需要进行动力检算,并满足下列条件: 1略 2车桥动力检算的列车最大速度: 客车200km/h,货车120km/h。 3、4略 5桥面强振频率不大于20Hz的竖向振动加速度a应满足: a≤0.35g(道碴桥面) a≤0.50(无碴轨道和明桥面) (1~1.5Hz的车体横向振动加速度大于0.16~0.18g时,将使人站立不稳,行走时会被摔倒,大于0.15~0.25g时,锅、盆、杯、碗内的液体将溢出。 ) 5.3.5涵洞顶至轨底的填方厚度不宜小于1.2m。 填方厚度在0.6m~1.2m的涵洞,可采取弹性过渡措施。 (涵洞填土问题: 保持一定高度涵顶填土,主要有以下2个目的: A保证涵顶到线路刚度的平顺过渡,防止线路的支撑刚度在涵顶处出现突变,从而影响列车运行的平稳性和乘坐舒适性; B可以降低列车荷载对涵洞的冲击作用。 对于普通线路上,由于速度较低,列车对线路的刚度不平顺不敏感,线路的刚度不平顺问题不突出,随着列车速度的提高,这个问题就凸现出来,根据经验,在客车速度提速到200km/h的时候,涵洞的设置、涵顶填土高度和过渡段的处理成为影响乘车舒适性的关键因素之一。 ) 六、问题与体会 1不能合理设置曲线几何形位 按照一般运输规律,客运发展方向是高速,货运发展方向是重载。 客运列车要求速度快、大密度、小编组,货运列车要求装载重、大编组、大宗货物直达运输。 在客货混跑的同一条线路上,既要高速,又要重载,还要加大行车密度,客观上是很难做到的。 高速和重载对线路基础的技术要求不尽相同,如对轨道、道岔的配置和线路曲线半径、桥梁设计、到发列车线路有效长度等都有不同区分,有些还相互矛盾。 几何尺寸: 客车对线路要求严格,速度高要求曲线超高大,货车速度还不能达到120km/h,要求的超高小,同时货车对线路几何形状破坏大,线路几何尺寸经常变化,难以保持。 2钢梁与圬工梁 钢梁是明桥面,振动直接传递给钢梁,影响较大。 而混凝土梁上有道碴,振动经过道碴衰减,对混凝土梁的影响较小。 钢梁明桥面不适合速度高于200km/h的高速铁路。 3桥梁问题 列车在桥上是否脱轨与脱轨系数有关,也与较大脱轨系数的持续时间有关。 对旧桥来说靠计算来确定能否适用显然不合实际。 有些桥振动幅度大完全是扭转刚度不足造成的。 4预应力梁没有上拱度,恒载作用下挠问题 预应力梁体在自重作用下应该有上拱度,而有些梁却产生(俗称)死挠度问题,原因有二: 一是添加剂,提高了混凝土的某种性能,对其他方面的影响则说不清,使混凝土的结晶水增多,结晶水慢慢释放,时间长了产生下挠,二是施工预应力未张拉到位,张拉吨位小,或预应力损失还在不断发生,或计算理论有偏差。 检测数据分析与检测报告 1、检测资料的分析计算,应在现场检测结束后及早进行,不宜拖延,主要控制测点的仪器读数,应在检测进行过程中随时分析,以便及时发现和纠正存在的问题,对原始资料的分析,应力求做到去伪存真,去粗取精,消除系统误差,舍弃因过失误差产生的可疑数据。 2、测试时应提前打印记录表格,记录天气、气温、风力。 列车记录中应包括列车速度、客车车次(或始发终到站)、列车过桥时间、机车型号、货车车辆型号及轻重车、货车车辆状况(运行中是否有异响)。 3、测得的数据应使用电子表格,先按照客货车分类,再分别按行车速度排序,绘出测试值与速度关系曲线,便于分析。 4、测试前应查看桥梁资料,提前计算好该桥梁、桥墩相关参数的《桥检规》限值,现场判断数据的可靠性,作到心中有数。 5、全部资料分析后,应提出检测报告。 检测报告应包括: 桥梁概况、历史情况及现状、必要的简图;测试目的、任务与要求;测试项目、测试方法、使用的仪器种类型号、测点布置情况、列车速度描述、测试日期;测试成果及分析(理论值、实测值、安全值或通常值统计比较、综合分析);有关照片、有关图表;技术结论和建议事项。 检测报告要求做到数据可靠、文字简练、结论正确,并提出相应的对策措施。 附件一: 异常值的剔除-t检验 设已得到n个测定值x1,x2,…,xn,判断其中的某一个值xk是否应该舍弃。 先将该xk剔除不考虑,求出其余n-1个测定值的平均值 及n-1个测定值的标准差 , 计算t0, 查表求t(n-2;α),α为超越或然率。 若 ,则xk属于异常值,应剔除。 例子: 对某量进行10次测定,得到的测量结果分别是173,185,231,201,164,197,172,195,208,186,问其中的值231是否该剔除? 超越或然率0.05(5%)? 先不考虑值231,其余9个值计算平均值 =186.8,标准差s=14, 计算t0=2.82,查出t(n-2;α)=t(8;0.05)=2.306 则2.82>2.306,说明231该剔除,不应计入。 附件二: 按照超越或然率5%计算最大振幅推断值的方法 根据同一速度级(货列级差为10km/h,客列级差为20km/h,共振区段均为5km/h)的多次同模式列车编组样本,分别读取的机车和车辆(或客车)最大振幅值Aimax,按超越或然率5%计算最大振幅推断值(AI),即 式中 : 每一样本中所选择的最大振幅Aimax的均值, σ: 方差, 式中N: 同一速度级、同模式列车编组样本数(共振区段N≥10,其它区段N≥5)。 附录三: 测试报告样本
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