铁路架桥机损伤识别研究

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作为铁路建设当中重要的大型施工装备之一的架桥机，一旦出现问题将导致大量的人员伤亡以及巨额的财产损失。近些年来，由于架桥机导致的铁路事故频频发生，引起了人们的广泛关注。要想对其进行有效的预防，就需要对其进行损伤识别，下面我们主要就铁路架桥机损伤识别的研究进展与展望进行相关的分析。

1铁路架桥机的损伤识别方法

现阶段，对于铁路架桥机损伤识别的研究，就其总的发展历程而言，我国的相关学者对其进行的研究主要为以下3个阶段。

1.1第1阶段:只检测其中重要的受力位置

在铁路架桥机当中钢丝绳是主要的受力部位，通常情况下，在经过长时间的使用后会产生一定的损伤，其类别有变形、断丝、锈蚀或者磨损等情况，如果损伤情况较为严重，又没有对其进行及时的发现解决，就会在架梁时导致断裂情况的出现。针对这种现象，杨磊等人表示需要通过无损检测的手段来对钢丝绳进行定期检测，故此对于钢丝绳的损伤情况就可以做到及时开展并处理，同时还能够有效的避免由于提早更换钢丝绳所带来的经济损失。而在铁路架桥机当中损伤的问题还有很多，这只是其中之一，要想真正的确保铁路建设的安全稳定，还需对其他问题进行探析。

1.2第2阶段：全面检测铁路架桥机

在对造成铁路架桥机事故发生的因素进行研究后，刘爱国和俞勇等人发现，之所以会造成铁路架桥机事故，其最重要的一点就是在制造与拼装的过程中，没有严格按照相关要求进行所造成，在该前提之下，为了从根本上确保铁路架桥机的安全，指出了在铁路架桥机制造、拼装阶段的安全技术检验项目，其中主要有相关的技术资料、部件的外形和制造、拼装的环境、构成该部件的金属结构、构成该部件的主要零件、部件当中的安全装置和液压系统以及电气、防护和试验等8个主项目；同时对于不同主项目间负责检测的具体项目，也进行了详细的说明，和第1阶段当中单单采用无损检测的手段对钢丝绳做定期检测的方式相比，该检测导致事故发生原因的方法能够对铁路架桥机的整体安全情况进行全面的掌握，对其安全性能进行有效的保证，从而对事故的发生做到有效的预防，然而这种该方法却没有对检测结果的安全评定标准进行详细的说明，只是单纯的对需要进行状态检测的项目做了简要分析。基于此，吕伟指出了评定检测结果的标准，同时还根据检测部件的不同进行了分类，主要有电气类、无损检测类、液压类、金属结构类和钢丝绳类，同时每一种类别的评定标准必须要和有关的行业标准相符，另外还将安全评估进行了等级划分，分别为优良、合格与不合格，在对铁路架桥机的安全情况进行评估的时候，该方法比较实用。

1.3基于结构动力特性的结构损伤识别方法

一些研究人员通过研究铁路架桥机的动力特性来对其损失部分及其程度进行相应的分析。张超利用模态分析的方法对铁路架桥机进行了相应的研究，由此得出铁路架桥机的前5阶模态频率，并将其作为判定损伤的依据，同时和支持矢量机算法相结合，如此能够对架桥机具体损伤的部位和损伤严重与否进行判定。王丽英等人在进行研究的过程中，主要对架桥机的裂纹损伤进行了相应的分析，利用模态保证标准和架桥机固有的频率，同时和改进后的布谷鸟算法相结合来有效的识别架桥机具体的损伤部位及损伤程度，这种识别的方式在精度方面更高。赵文杰在对架桥机损伤识别进行研究时主要以铁路架桥机的频率改变率、损伤信号及频率平方改变率作为损伤指标，并和BP神经网络以及概率神经网络算法相结合来进行，该方法的主要优势在于，能够在一定程度上较准确的对部位的损伤程度以及具体的损伤部位做出相应的识别分析。杨绍普等在对架桥机进行损伤识别研究时会将其动刚度及其模态应变能力作为安全因子，同时将其作为识别损伤的依据，主要做法就是通过仿真分析验证的方法来获取基于安全因子构造的损伤识别指标，以此作为识别架桥机损伤的方法，在精准度方面有了很大的提高。通常情况下，基于动力特性的结构损伤识别方法往往会用到架桥机的模态参数，然而上述研究人员获取模态参数的方法则是通过有限元仿真分析得来，在后来建立损伤指标的过程中，通常也是将获取的模态参数作为参照来分析，通过对损伤指标的有效应用，能够对架桥机的损伤程度和具体的损伤部位做到主动发现，这和工作人员采用无损检测设备来对架桥机的损伤位置进行盲目寻找的方式相比，所显现出来的优势显而易见，然而我们这里提到的识别方法都是建立在简单的试验模型或者数值模拟当中，其是否能够应用到具体的工作当中去？效果如何？仍然要做更深一步的研究分析。

2铁路架桥机的损伤识别方法的局限性

2.1结构损前的模态和物理参数

在对铁路架桥机进行损伤识别的时候，既有方法往往需要将其损伤之前的物理参数和模态作为依据来进行。现阶段在铁路所使用的架桥机往往都使用了很长的一段时间，在使用过程中通常经历了多次改造、转场以及拆装，如此一来就对其物理参数和模态形成了相应的干扰影响，所以正常情况下获取架桥机在损伤之前的物理参数及模态相对较为困难。

2.2未考虑铁路架桥机施工现场的环境因素

在具体施工的过程中，铁路架桥机的施工环境通常都较为复杂，在施工中所用到的动力往往需要利用发电机发电来提供，因此会形成一定的噪音污染，再者工程参建人员在指挥施工中所用到的对讲机以及来回在架桥机上走动，都会对现场的实测结构模态参数的准确性造成一定影响。

2.3未结合铁路架桥机的现场作业工况

上面我们已经提到过通常架桥机所处的施工环境都比较复杂，如下列几种情况：①高低不平的支腿；②有时甚至因为现场施工的实际情况，而将架桥机主梁和支腿之间的某个构件做锁死处理，从而将二者变成了固接的方式，这时就会在很大程度上影响到实测结构的模态参数。

2.4在具体运用的过程中，损伤识别效果有待研究

要想有效的确保架桥机的安全性，有关规定表示必须要定期检测架桥机，这对于具体施工中的安全将有着直接的关系。尽管现阶段所采用的损伤识别方法在效果方面还比较理想，然而却限于简单模型试验以及数值模拟研究，缺乏实践，而架桥机在进行损伤识别时，对于具体的应用效果更为看重。再者，近几年来在损伤识别方法的研究当中，以基于挠度影响线曲率的损伤识别较为热门，该方法在实用价值方面较高，且便于操作，然而现阶段该方法的主要研究对象是桥梁结构，能够在铁路架桥机当中进行很好的应用，就需要作更深入的探讨。

3展望

在进行了相关的分析探讨之后，我们发现和既有的架桥机损伤识别方法相比，基于挠度影响线曲率损伤指标的损伤识别方法具有如下4点优势：①仅仅需要1台位移挠度仪就可以完成操作，具有较强的便捷性；②由于施工现场复杂的环境决定了具有较强抗干扰能力的位移挠度仪十分适合；③能够对多处以及单处损伤进行识别，实用性强；④不需要结构损伤前的物理参数和模态。现阶段利用挠度影响线曲率损伤指标进行损伤识别的研究只是在桥梁结构当中进行了应用，由于现阶段既有其他的损伤识别方法的局限性，在对铁路架桥机进行损伤识别时，可以将此方法运用到其中，需要注意的是，一定要和架桥机的具体施工情况相结合，比如铁路架桥机存在支点高差、支腿与主梁连接方式的改变等。在对上述情况进行分析探讨后，我们总结认为，将来铁路架桥机损伤识别方法的研究发展方向有以下几点：①由于铁路架桥机施工现场的复杂性，损伤识别方法需要具有较强的环境适应能力；②在对架桥机进行损伤识别时所需要用到的数据较少，只需将施工现场的实测数据作为识别依据即可；③能够不受架桥机复杂施工环境的影响，依然可以对损伤部分进行识别。

4结语

架桥机的损伤识别技术作为一门新型技术，尚在研究的初步阶段。就现阶段的研究发展情况而言，如果要在具体的工程建设当中进行应用，必须要通过更深一步的探索研究之后才可行。