既有包神铁路黄河特大桥高强度螺栓病害原因分析

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1、既有包神铁路黄河特大桥高强度螺栓病害原因分析吴海涛，朱世峰75既有包神铁路黄河特大桥高强度螺栓病害原因分析吴海涛。，朱世峰(1．中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034；2．桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室，湖北武汉430034)摘要：包神铁路黄河特大桥为既有钢桁梁铁路桥，为了能给正确评估该桥病害和提出针对性的治理措施提供依据、确保大桥的安全运营和节省维修费用，对该桥高强度螺栓进行病害普查分析和实桥取样试验分析。普查分析结果显示，高强度螺栓断裂病害主要由钢本身材质、螺栓加工和施拧过程中产生的缺陷等引起，病害发生的概率和

2、程度都不严重，但螺栓的大量断裂会影响桥梁的安全。试验分析结果显示，高强度螺栓的断裂主要是螺栓材质硬度偏高、韧性不足和抗裂性下降导致高强度螺栓应力腐蚀下的滞后断裂。关键词：铁路桥；钢桁梁；高强度螺栓；病害分析中图分类号：U448．13；TU391文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)06—0075—051前言．对全桥13孔钢桁梁共114907套高强度螺栓包神铁路黄河特大桥全长848．22m，分为13进行病害检测，本次共发现断裂螺栓8套(断裂位置孔钢桁梁_】]，总体布置见图1。其上部结构采用64没有明显规律)，缺失螺栓

3、37套(占螺栓总数的m下承式简支栓焊三角形钢桁架。主桁采用0．03，在13孑L钢桁梁的分布比例较均匀，人行道16Mnq钢，部分次要杆件采用16Mn钢；高强度螺纵梁与横梁连接处以及节点处楣杆与节点板连接处栓采用40B钢，螺母、垫圈采用45号钢，螺栓连接缺失数量较多，占缺失总数的51)，松动螺栓93处经过磷化处理；普通螺栓采用A3钢。高强度螺套(占螺栓总数的0．08，多发生在附属结构上，其栓设计预拉力为196kNl2]。中以前4跨的数量最多，1号孔松动螺栓数量为27个，占松动螺栓数量的29)，生锈螺栓170套(上：丝9×64．64．6

4、4弦杆与节点板连接处锈蚀最为严重，占总锈蚀数量的75)，部分节点板整体锈蚀。根据普查结果可ll1号柒ll2～10号梁Il119梁ll12号柒II13号柒Il0号墩l号墩10号墩11号墩12号墩13号墩知，高强度螺栓病害以锈蚀和松动为主，其次为断栓单位：m和缺失，其典型病害见图2。13孔钢桁梁高强度螺图1包神铁路黄河特大桥主桥结构示意栓病害统计见图3。包神铁路黄河特大桥于1986年开工建设，1987包神铁路黄河特大桥运营2O年的综合平均断年9月完成铺轨，自1989年通车以来陆续出现一些栓率(包含缺失的35套螺栓)约为0．12；年均断

5、病害，包括高强度螺栓断裂、桥墩混凝土结构开裂、栓率为0．006。本次普查发现的8套断裂螺栓均钢梁锈蚀等。本文在对桥梁病害进行综合性普查的是在2009年4月～9月份半年里发生断裂的，该8基础上，针对高强度螺栓病害成因进行了试验研究套年均断栓率为0．014，小于以往调查资料中及分析，结果可供相关工程人员参考以利于此类桥40B钢高强度螺栓的平均断栓率0．02l2]。因此，梁的管养_2’4_。包神铁路黄河特大桥高强度螺栓病害发生的概率和病害的程度并不严重，但由于螺栓的大量断裂将会2高强度螺栓病害普查与分析直接影响桥梁的安全，因此，需要对螺

6、栓断裂的原为了解各节点高强度螺栓断裂、缺失，以及高强因、发展趋势等进行力学性能试验、断口分析及断裂度螺栓漏拧和松动等情况，进行了全桥高强度螺栓计算等。病害普查。检测方法主要为目测法和敲击法。收稿日期：2011—06—27作者简介：吴海涛(1976一)，男，高级工程师，1998年毕业于合肥工业大学交通土建专业，工学学士，2003年毕业于华中科技大学软件工程专业，工学硕士(E—mail：wuhaitao@vip．sohu．com)。76世界桥梁2011年第6期团．1l2345678910l1l2l3梁孔编号(a)锈蚀(a)螺栓锈蚀(b

7、)螺栓松动一髀＼哪籁馨(c)螺栓缺失巅窭{图2高强度螺栓的典型病害：．．．．．．．．3高强度螺栓试验研究3．1高强度螺栓实桥取样为验证实桥高强度螺栓的材料力学性能和加工工艺质量，对包神铁路黄河特大桥高强度螺栓进行实桥取样，进行螺栓楔负载试验、螺栓的化学成分及硬度测试试验等。为使取样具有代表性，从图4所示实桥位置上取1O．9S级的M22高强度螺栓32套。3．2高强度螺栓楔负载试验仅第5、6跨取样仅第5跨取样(a)上游立面根据《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件》(GB／T1231—2006)，对其中2种长度规格(

8、65mm和75mm)的螺栓共16个进／＼／＼／＼／＼一行检测和楔负载试验，试验结果显示：大部分螺栓的、eoElE2E3＼E4ElE．EE第2、3跨不取样，其余均取样。断裂荷载达到了规范的上限值，其中超出规范规定(b)下游立面的有4套，占到了样本数量