神华准能大准铁路公司 内蒙古鄂尔多斯 010300
摘要：随着山区铁路的不断兴建，高墩大跨度连续梁桥越来越多的被采用，其高墩、大跨的结构特征使得桥梁的自振频率低、横向位移及振幅大；因此，此类桥梁的横向刚度及车桥耦合振动特性等受到广泛关注，该文以准池铁路大沙沟特大桥连续刚构箱梁部分（60m+3×100m+60m）为研究对象，测试了桥梁在运营列车作用下的振动响应，用脉动法测试了桥跨结构的自振频率。通过振幅、频率、挠度、加速度等指标对桥梁的整体技术状况进行了评价。测试结果表明：该桥梁跨除横向自振频率小于规范限值外，各项指标均在规范规定的限值范围内，梁体跨中及桥墩横向振幅小于《桥检规》规定的限值，表明该桥具有良好的横向、竖向刚度和结构强度，能满足准池铁路重载运输的要求。评估结论可为大沙沟特大桥的养护管理提供依据，并为同类桥梁的运营性能评估提供参考。
关键词：重载铁路；铁路桥梁；连续刚构；动载试验；运营性能；
Study of dynamic load test of the zhun-chi railway Dashagou continuous girder bridge
Han feiyun1，Liu jun2，Hao yongqiang2
（Shenhua Group Zhun-neng zhun –chi railway company，Inner Mongolia，Ordos，010300）
Abstract：With the mountain railway being built，more and more high pier and long span continuous girder bridge is adopted，the high pier and long-span bridge structure makes the low natural vibration frequency，lateral displacement and amplitude；therefore，this kind of bridge lateral rigidity and bridge coupling vibration characteristics has attracted wide attention，in this paper the zhun –chi railway box girder Dashagou continuous rigid frame bridge（60m+3 x 100m+60m）as the research object，in the operation of the train bridge vibration response test，the vibration frequency of bridge structure testing with fluctuation method.Through the amplitude，frequency，deflection，acceleration and other indicators，the overall technical situation of the bridge was evaluated.The test results show that：the bridge in vibration frequency is less than the standard limit，the indicators are in the specification limits，beam span and pier transverse amplitude is less than the provisions of the "Regulations" of the limit value of bridge，shows that the bridge has good horizontal and vertical stiffness and structural strength.To meet the requirements of the zhun –chi railway heavy haul transport.Provide the basis for the maintenance and management of evaluation results can be used as Dashagou bridge，and the operational performance evaluation of reference for similar bridge.
Key words：overloaded railway；The railway bridge；Continuous rigid frame.Dynamic load test；Operating performance；
1 前言
神华准池铁路是大准铁路和朔黄铁路的联络线，位于内蒙古中部及山西省北部，北起大准铁路外西沟站往南至朔黄铁路神池南站，横跨内蒙古、山西两省区，正线全长180公里，总投资131.77亿元，设计标准为国家I级双线电气化25吨轴重重载铁路，运营后的近、远期运输能力分别可达1亿吨和2亿吨。该线的建成，将进一步优化神华集团铁路网，大大强化蒙西能源基地外部通路，构建围绕“晋西、陕北和蒙南”主要煤炭基地的环型辐射状重载铁路网，形成直径近200公里的我国以及世界最大的煤炭能源集散地，对于保障我国能源需求和国民经济可持续发展具有重要意义。本文以准池线大沙沟特大桥连续梁部分为实例，对桥跨结构的振幅、频率、挠度、加速度等动力指标进行了测试，对该桥连续梁部分在运营货列通过时产生的动力特性进行分析，以检测桥梁整体受力是否满足现行设计标准和规范要求，从而准确的分析判断桥跨结构的运营性能。
2 桥梁概况
图1大沙沟特大桥连续刚构梁概貌实景
准池线大沙沟特大桥，双线桥，桥梁起讫里程为DK112+241.300～DK114+075.380，中心里程为DK113+159.94，桥全长1834.08m。本桥位于外西沟—神池南区间，设计活载为“中-活载”，地震基本烈度为7度，最大冻结深度为1.25m。孔跨式样：10-32m预应力混凝土简支T梁+2联（60m+3×100m+60m）预应力混凝土连续刚构梁+8-64m预应力混凝土简支箱梁+1-48m预应力混凝土简支箱梁+1-64m预应力混凝土简支箱梁，共计30孔梁，试验对象为16-20孔五跨连续刚构梁及16-19#墩，梁截面为箱形，桥墩采用双线圆端形空心墩（图号：伍桥10-4206、4208），16#墩高90.54 m，墩身横向平均宽度为13.9m，17、18#墩高 106m，墩身横向平均宽度为23.3 m，19#墩高96.54m，墩身横向平均宽度为14.1 m，桥墩基础为桩基础，地基土由下至上为石灰岩、砂质黄土，基底位于砂质黄土层。桥上为有缝线路，75kg/m钢轨，III型轨枕，道床厚度为28.5cm。
横、竖向振幅测点均在箱梁内布置，挠度测点在箱梁外梁体跨中布置，列车测速器在桥面布置。桥梁概貌如图1所示，测点布置如图2所示，测试所用仪器如表1所示。
3试验结果
3.1梁体横、竖向自振频率及梁体自振周期
梁体自振频率采用脉动法测试。图3、图4、图5、给出了连续刚构梁部横、竖向脉动试验频谱图及横向一阶变形模态图。
实测连续梁部分一阶横向自振频率为0.7Hz，横向强振频率在1.28-1.66Hz之间，与连续梁一阶横向自振频率相差较大，在试验车速范围内未发生共振现象。
实测梁部一阶竖向自振频率为1.85Hz，竖向强振频率在1.28-1.66Hz之间（1.66Hz出现在70-75km/h速度段），与竖向自振频率相接近，在试验车速70km/h以上速度段可能发生共振现象。
图5大沙沟特大桥主跨11#梁体竖向自振频率频谱图
可以看出横、竖向自振点的频谱图特征明显，反映了结构横、竖向的低阶自振频率及响应的幅值状况。实测结果表明最高墩的自振基频与连续梁的横向一阶自振频率相同，由于《铁路桥梁检定规范》（以下简称《桥检规》）未给出连续梁的频率限值，若套用《桥检规》简支梁的公式计算得出限值为1.38Hz，《桥检规》规定的桥墩自振频率通常值为0.92Hz，梁、墩的横向基频（0.7 Hz）均小于现行检定规范规定的限值，说明《桥检规》有关桥跨结构横向频率的规定与高墩大跨度连续梁桥的实际情况有一定差异。
3.2 梁体跨中动挠度
表2给出了运营货列作用下，连续刚构16#及18#梁跨中最大实测挠度值、换算到中-活载下的挠度值以及相应的挠跨比。表中所测动挠度数值均采用运营货列2SS4B+C80B货列作用下的挠度数据。
《桥检规》未明确给出连续梁的挠跨比通常值，本桥将按照《桥检规》10.0.3的普通高度预应力混凝土梁的挠跨比通常值规定进行评判。图6为C80B重车由16#边跨上桥时18#主跨的竖向挠度波形图，与连续梁的竖向受力正常挠度变形模式相符合，由表2可以看出2片梁实测挠度换算到中-活载下相应的挠跨比均满足《桥检规》限值1/1800的要求，表明梁体竖向刚度满足设计及规范要求。
3.3 梁体跨中横、竖向振幅及加速度
从表6中可以看出各墩墩顶横向振幅最大值均小于《桥检规》墩顶横向振幅通常值，满足规范要求；如图8所示，17#墩墩顶横向振幅值与车辆编组和运营速度无明显关系，运营货列重车作用下的振幅值与空车相比也无明显波动，趋于稳定，说明该连续梁桥桥墩横向刚度足够。
4 结束语
本文通过对准池铁路大沙沟特大桥连续梁部分的动载试验，得出如下主要结论：
（1）大沙沟特大桥连续梁桥跨结构的实测横向和竖向一阶频率分别为0.70Hz、1.85 Hz，实测结果表明最高墩的横向自振基频与连续梁的横向一阶自振频率相同，梁、墩的横向基频（0.7 Hz）均小于现行检定规范规定的限值，但梁体横向振幅数值均较小，说明《桥检规》有关桥跨结构横向频率的规定与高墩大跨度连续梁桥的实际情况有一定差异；实测货列通过时竖向强振频率在1.28-1.66Hz之间（1.66Hz出现在70-75km/h速度段），与竖向自振频率1.85 Hz相接近，在试验车速70km/h以上速度段可能发生共振现象。
（2）梁体跨中横、竖向振幅数值均较小，横向振幅、跨中挠度、横、竖向加速度均在规范规定的限值以内，表明梁体在运营期间工作状态稳定，也具有良好的舒适性及横、竖向刚度。
（3）实测墩顶横向振幅最大值均在《桥检规》墩顶横向振幅通常值的范围内，且数值较小，说明桥墩横向刚度足够。
（4）该桥能满足准池铁路目前的重载运输要求。
参考文献
[1] 中华人民共和国铁道部.《铁路桥梁检定规范》[S].中国铁道出版社.2004年 北京
[2] 铁道部铁运[2010]38号《铁路桥隧建筑物修理规则》
[3] 卫星等.铁路大跨连续刚构桥动力性能研究[A].振动与冲击.Vol.28 No.11 2009
[4] 施洲等.高墩大跨连续梁铁路桥动力试验西南交通大学学报.Vol.41 No.3 jun 2006
论文作者:韩飞云,刘军,郝永强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/24
标签：横向论文; 挠度论文; 振幅论文; 频率论文; 铁路论文; 桥梁论文; 大桥论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;