CN114136264B - 一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法，包括以下步骤：S1、在相邻的两桥梁梁端之间安装第一位移传感器和第二位移传感器，两位移传感器连接相邻的两梁端，并记录；S2、实时监测第一位移传感器读数与第二位移传感器读数至出现变化值；S3、判断当前为静态载荷状态或动态载荷状态；S4、计算静态或动态载荷状态换算转角；S5、比较设计转角与转角限值；输出结果。本方法实现铁路桥梁梁端相对转角在静态加载试验中的精确测试方法；铁路桥梁梁端相对转角在动态加载试验中的精确测试方法，由于位移计可以采用电子位移计，动态响应高，可以得到实时的梁端相对转角随时间变化曲线，解决了既有的倾角仪不能测试动态转角的问题。
Description
技术领域
本发明涉及铁路桥梁领域，特别是涉及一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法。
背景技术
桥梁结构在承受荷载时产生挠度变形和梁端转角是其固有属性，梁端相对转角的测试是铁路桥梁的专有要求，主要是因为：对于无砟轨道线路，铁路桥梁梁端如果产生较大转角，会导致梁端钢轨附加应力、扣件下压力和扣件上拔力的增加，影响轨道结构受力安全。对于有砟轨道线路，铁路桥梁梁端如果产生较大转角，会影响道砟的稳定性，进而影响线路平顺性。因此，《铁路桥涵设计规范》规范规定，在列车竖向静活载作用下，桥梁梁端竖向转角应不大于相应限值。
目前铁路桥梁梁端相对转角测试存在如下问题：
1.目前没有铁路桥梁梁端相对转角的测试方法和应用，在铁路桥梁静力加载试验中一般采用倾角仪测试单个梁端的转角。
2.目前的倾角仪的基本测量原理为测试连接在桥梁上的测量仪器本体与铅锤重力机构之间的夹角。在铁路桥梁动力加载试验中，由于列车速度快，尤其是高速铁路的列车速度高达385km/h，含重力机构的倾角仪无法及时做出相应的动态反应。
3.现有通过激光点变化间接测试梁端转角的测试方法。铁路桥梁刚度大，桥梁转角幅值小，采用测距大的间接方法误差较大，
不适合铁路桥梁现场应用。
现需一种相对转角测试方法解决上述问题。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中在静力加载试验中可以采用倾角仪测试每个梁端的转角，在动力加载试验中尚没有方法测试梁端的动态转角，同时实际铁路桥梁运营状态测试中也没有测试梁端相对转角的方法的问题，提供了一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法，采用，解决了上述问题。
本发明提供了一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法，包括以下步骤：S1、在相邻的两桥梁梁端之间安装第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器和第二位移传感器均连接相邻的两梁端，并记录第一位移传感器到第二位移传感器垂向距离为h，并设定转角限值；
S2、实时监测第一位移传感器读数与第二位移传感器读数至出现变化值；
S3、判断当前为静态载荷状态或动态载荷状态，若为静态载荷状态进行步骤S4；否则进行步骤S8；
S4、记第一位移传感器读数为Δ1、第二位移传感器读数为Δ2，计算静态载荷状态端相对转角θ，公式如下：
θ＝(Δ2-Δ1)/h；
S5、计算换算系数δ，公式如下：
δ＝Δ设计荷载/Δ试验荷载，
其中，Δ设计荷载为理论计算高速铁路桥梁的ZK荷载或客货共线铁路桥梁的ZKH荷载在桥梁上产生的静态梁端转角，Δ试验荷载为理论计算试验荷载在桥梁上产生的梁端转角；
S6、计算换算转角θ1，公式如下：
θ1＝δ×θ；
S7、比较θ1与转角限值，若大于则输出步骤S12，否则输出步骤S11；
S8、记第一位移传感器的读数为时间t的函数，记为f1(t)、第二位移传感器的读数为时间t的函数，记为f2(t)，计算动态载荷状态相对转角θ(t)，公式如下：
θ(t)＝[f2(t)-f1(t)]/h；
S9、读出实测转角曲线θ(t)的最大值θmax；
S10、计算换算转角θ1，公式如下：
θ1＝θmax/f，
其中，f为理论计算高速铁路桥梁的ZK荷载或客货共线铁路桥梁的ZKH荷载对于桥梁的动力系数，并进行步骤S7；
S11、桥梁梁端变形低于规范允许限值，桥梁受力性能合格，进行步骤S13；
S12、桥梁梁端变形超过规范允许限值，发出预警；
S13、测试结束，导出结果。
在铁路桥梁梁端的上方和下方安装位移传感器，位移传感器将梁缝两侧的梁端联系在一起，当桥梁承受静态荷载或动态荷载时，梁缝两侧的桥梁会产生转角，进而会引起梁端上方和下方的位移传感器产生数据，并且上方和下方的位移传感器数据会有差值。
本发明所述的一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法，作为优选方式，第一位移传感器和第二位移传感器设置于相邻的两桥梁梁端之间，第一位移传感器水平高度高于第二位移传感器。
本发明有益效果如下：
(1)实现铁路桥梁梁端相对转角在静态加载试验中的精确测试方法；
(2)实现铁路桥梁梁端相对转角在动态加载试验中的精确测试方法，由于位移计可以采用电子位移计，动态响应高，可以得到实时的梁端相对转角随时间变化曲线，解决了既有的倾角仪不能测试动态转角的问题；
(3)本发明可以用于桥梁短时间的加载测试，也可以用于长时间的实时监测，为梁端转角的评判提供了依据。
附图说明
图1为一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法，包括以下步骤：S1、在相邻的两桥梁梁端之间安装第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器和第二位移传感器均连接相邻的两梁端，并记录第一位移传感器到第二位移传感器垂向距离为h，并设定转角限值；
S2、实时监测第一位移传感器读数与第二位移传感器读数至出现变化值；
S3、判断当前为静态载荷状态或动态载荷状态，若为静态载荷状态进行步骤S4；否则进行步骤S8；
S4、记第一位移传感器读数为Δ1、第二位移传感器读数为Δ2，计算静态载荷状态端相对转角θ，公式如下：
θ＝(Δ2-Δ1)/h；
S5、计算换算系数δ，公式如下：
δ＝Δ设计荷载/Δ试验荷载，
其中，Δ设计荷载为理论计算高速铁路桥梁的ZK荷载或客货共线铁路桥梁的ZKH荷载在桥梁上产生的静态梁端转角，Δ试验荷载为理论计算试验荷载在桥梁上产生的梁端转角；
S6、计算换算转角θ1，公式如下：
θ1＝δ×θ；
S7、比较θ1与转角限值，若大于则输出步骤S12，否则输出步骤S11；
S8、记第一位移传感器的读数为时间t的函数，记为f1(t)、第二位移传感器的读数为时间t的函数，记为f2(t)，计算动态载荷状态相对转角θ(t)，公式如下：
θ(t)＝[f2(t)-f1(t)]/h；
S9、读出实测转角曲线θ(t)的最大值θmax；
S10、计算换算转角θ1，公式如下：
θ1＝θmax/f，
其中，f为理论计算高速铁路桥梁的ZK荷载或客货共线铁路桥梁的ZKH荷载对于桥梁的动力系数，并进行步骤S7；
S11、桥梁梁端变形低于规范允许限值，桥梁受力性能合格，进行步骤S13；
S12、桥梁梁端变形超过规范允许限值，发出预警；
S13、测试结束，导出结果。
第一位移传感器和第二位移传感器设置于相邻的两桥梁梁端之间，第一位移传感器水平高度高于第二位移传感器。
转角限值如下表所示：
表1设计时速200km客货共线铁路梁端转角限值
表2高速铁路梁端转角限值
第一位移传感器和第二位移传感器的安装位置如下：在铁路桥梁的腹板上方和腹板下方安装位移传感器；T行梁可以安装在梁端腹板两侧；箱形梁可以安装在梁端腹板内侧和外侧；当腹板安装不方便时，可以将第一位移传感器安装在顶板或翼缘板，可以将第二位移传感器安装在底板。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种铁路桥梁梁端相对转角测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在相邻的两桥梁梁端之间安装第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器均连接相邻的两梁端，并记录所述第一位移传感器到所述第二位移传感器垂向距离为h，并设定转角限值；
S2、实时监测所述第一位移传感器读数与所述第二位移传感器读数至出现变化值；
S3、判断当前为静态载荷状态或动态载荷状态，若为静态载荷状态进行步骤S4；否则进行步骤S8；
S4、记所述第一位移传感器读数为D1、所述第二位移传感器读数为D2，计算静态载荷状态端相对转角q，公式如下：
q=（D2-D1）/h；
S5、计算换算系数d，公式如下：
d=D设计荷载/D试验荷载，
其中，D设计荷载为理论计算高速铁路桥梁的ZK荷载或客货共线铁路桥梁的ZKH荷载在桥梁上产生的静态梁端转角，D试验荷载为理论计算试验荷载在桥梁上产生的梁端转角；
S6、计算换算转角q1，公式如下：
q1=d×q；
S7、比较q1与所述转角限值，若大于则输出步骤S12，否则输出步骤S11；
S8、记所述第一位移传感器的读数为时间t的函数，记为f1（t）、所述第二位移传感器的读数为时间t的函数，记为f2（t），计算动态载荷状态相对转角q（t），公式如下：
q（t）=[f2（t）- f1（t）]/h；
S9、读出实测转角曲线q（t）的最大值qmax；
S10、计算换算转角q1，公式如下：
q1=qmax/f，
其中，f为理论计算高速铁路桥梁的ZK荷载或客货共线铁路桥梁的ZKH荷载对于桥梁的动力系数，并进行步骤S7；
S11、桥梁梁端变形低于规范允许限值，桥梁受力性能合格，进行步骤S13；
S12、桥梁梁端变形超过规范允许限值，发出预警;
S13、测试结束，导出结果；
在铁路桥梁的腹板上方和腹板下方分别安装所述第一位移传感器和所述第二位移传感器；T行梁中所述第一位移传感器和所述第二位移传感器安装在梁端腹板两侧；箱形梁上所述第一位移传感器和所述第二位移传感器安装在梁端腹板内侧和外侧；当腹板安装不方便时，所述第一位移传感器安装在顶板或翼缘板，所述第二位移传感器安装在底板。
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