钢筋混凝土大跨径斜拉桥的常见病害与加固技术

钢筋混凝土大跨径斜拉桥的常见病害与加固技术

邹琳1, ,李艳2

1杭州杭千高速公路发展有限公司，  浙江省杭州市   310024  2杭州公路工程监理咨询有限公司，   浙江省杭州市    310024

摘要：我国正在大力推广钢结构桥梁的应用，大跨径组合梁和钢箱梁斜拉桥因其良好的受力性能而受到越来越多的青睐。大跨径斜拉桥是桥梁工程的重要类型，其特点为用拉索直接将主梁拉在桥塔上，相较于梁式桥，大跨径斜拉桥的跨越能力更佳，运营起来也更为复杂，尤其是养护作业涉及一系列复杂的工作环节、技术要点，常为技术人员带来困难。因此有必要加强对大跨径斜拉桥后期养护，特别是预防性养护的研究，将桥梁病害控制在萌芽阶段。

关键词：钢筋混凝土；大跨径斜拉桥；常见病害；加固技术

引言

大跨径钢筋混凝土拱桥进行悬臂浇筑时，需要通过合理的扣索索力来保证拱肋线形以及受力处于可控范围。文章建立全桥有限元模型，引入弹性－刚性支撑法以及优化理论，对施工期扣索索力进行了计算分析。通过施加计算优化后的索力值，成拱后拱圈挠度平缓，拱顶附近挠度平均减幅为５．４％；施工中拱肋应力处于上下波动状态并最终趋于全截面受压，优化后应力最大值减小，截面受力更为均匀合理。

1大跨径钢-混叠合梁斜拉桥预防性养护方法及体系建立

体系,按其标准定义为：将具有内在联系的一系列事物按其相关关系进行整合，形成一个统一的系统，该系统中包含不同的子系统。大跨径钢-混叠合梁斜拉桥往往是所属交通运输线上至关重要的连接性节点，从某种意义上来说，交通线路上该类桥梁的运行状态很大程度上决定着线路的畅通与否。因此，随着交通运输规模及重要性的快速提升，对大跨径钢-混叠合梁斜拉桥的养护管养水平也提出了越来越高的要求，促使桥梁管养者们逐渐由被动养护向主动养护转变。对桥梁进行预防性养护，旨在通过对当前的桥梁使用状况进行分析，考虑未来的桥梁结构状态变化，从而制定具有前瞻性的养护计划。通过进行桥梁预防性养护，可有效降低桥梁管养成本，并保持桥梁结构处于较高的健康状况水平。对大跨径钢-混叠合梁斜拉桥进行预防性养护体系的建立，可方便桥梁管养人员对所辖桥梁进行正确的养护管理，规范管养工作，保障桥梁安全，同时，也能为正确的养护决策提供支持，推动桥梁科学管养，使中国桥梁建设管理技术水平进一步发展。桥梁预防性养护的有效实施，需要结合相关技术手段，采用行之有效的具体措施。“预防为主，防治结合”的原则需贯穿于整个预防性养护阶段中，因此，需对桥梁建立起完善的养护管理系统，制定并执行好桥梁日常巡查、检修、保养、小修、定期检查、专项检查等检修机制，以便能更好的掌握桥梁的实际技术状况，对产生的病害进行及时处治并对可能产生的病害进行预测。对于大跨径桥梁来说，在有条件的情况下，可以对其建立健康监测系统，以便能实时掌握桥梁状态变化，从而作出及时、科学的养护。

2大跨径斜拉桥预防性养护的技术方法

2.1锚拉板结构构造优化

优化后锚拉板结构的传力路径为斜拉索索力通过索体的锚杯传至承压板，再由承压板传至锚管、长加劲肋、锚拉板本体，短加劲肋主要用于约束锚管变形和保持局部稳定，最终由长加劲肋、锚拉板底部与主梁之间的焊缝将力传递至主梁。传统锚拉板的传力路径为斜拉索索力通过索体的锚杯传至承压板，由承压板传至锚管，再由锚管与锚拉板之间的焊缝传至锚拉板，最终由加劲肋、锚拉板底部的焊缝传至主梁。与传统锚拉板相比，本研究优化后的锚拉板的传力路径更长，锚拉板受力更均匀，可有效地解决传统锚拉板承压板处圆弧过渡段的应力集中问题。

2.2加劲梁

在大跨径斜拉桥中，加劲梁是以受压为主的压弯构件。在进入运营阶段时，应对其进行全断面受压，保持压应力有一定的富余，为养护工作打下基础。在通常情况下，跨度在500m以内的斜拉桥加劲梁由预应力混凝土结构构成。在检查时，应重点关注主梁有无出现表面开裂问题，检查预应力的有效值以及主梁应力、挠度的变化。对于前者推荐用检查小车，若发现裂纹应依据裂纹的具体形状、走向、宽度分析其成因，采取相应的措施；对于主梁应力，可利用埋设在梁体内的应力传感器进行监测；主梁挠度变化直观反映了梁体受力的变化，平时应加强日常检查，若发现挠度变化较大，应分析原因、及时处理。跨度在500m以上的斜拉桥，加劲梁多由钢箱梁与钢桁梁构成。在检查时，应重点注意箱梁节段、桁架杆件两个部位，通常以焊接、高强度螺栓两种形式连接。检查中应重点关注焊缝，当加劲梁焊缝受垂直方向的交变荷载作用时，易有疲劳裂纹在应力集中区与焊接缺陷处产生，在应力以及腐蚀介质的影响下会迅速扩展开来，如不及时修复会为桥梁带来难以挽回的伤害。因此，在养护过程中，若发现焊缝有异常情况应及时处理，遏制病害的发生。对于采用高强度螺栓连接的钢结构，在检查时应重点关注螺栓是否松动、有无裂纹。若出现松动应使用专业工具拧紧，并为其施加设计好的预压应力。近年来，钢箱梁正交异性钢桥面板U肋焊缝出现裂纹的例子并不罕见。因此在养护加劲梁的过程中，也应将这一部位视作检查重点。正交异性钢桥面板出现裂纹的原因较为复杂，但疲劳荷载、大型重载车辆荷载作用应是主要原因。目前采取的防治手段是在设计阶段加大面板厚度，在加工制造阶段加强对焊缝熔深的把控，一般应达到80%。从源头处入手，为运营阶段的养护工作奠定基础。车辆超载是大跨径斜拉桥最典型的安全隐患，是桥梁安全事故最为主要的成因。在平时，可利用动态车辆称重系统，实时监测通过桥梁的交通量、车速、轴重，辅助桥梁管理部门管控通过桥梁的超限车辆，保障桥梁的稳定安全运营。此外，对钢加劲梁涂层的保养、除锈，也是加劲梁养护的重点，养护部门应将其视作常规工作。在实际工作中，对于2级以上的涂膜损坏，如涂层脱落、气泡、龟裂、防水失效等，以及出现在构件表面的锈蚀现象，应进行及时修复。为避免钢构件遭锈蚀，应定期进行检查，如油漆部位失效、钢构件生锈，应进行除锈、补漆；对于较大面积涂层失效的情况，建议直接清除失效涂层，然后进行挖补涂装；涂层大部分失效透锈时，应直接铲除进行重新涂装。

2.3建立健全桥梁管理档案

在桥梁养护过程中，应重视对各种资料的收集，构建全面的桥梁管理档案。档案内容一般应包括如下几点：桥梁建设的基本信息资料，包括建设的技术参数、材料型号、施工工序等；桥梁的病害记录，包括桥梁发生病害的时间、部位、类型、影响；桥梁病害的修复记录，包括在养护桥梁过程中，采取的技术措施，取得的效果等。养护单位应安排专业技术人员定期检测、评定这些资料，对于桥梁病害修复记录、修复效果等资料进行重点检查。在综合分析各项数据的基础上，计算得出技术指标，比对桥梁动静载试验所得技术指标以及桥梁设计参数，分析状态，掌握潜在病害，为桥梁养护提供数据依据，在节约养护成本的同时，实现桥梁养护质量最优化的目标。

结语

预防性养护是现今在桥梁工程养护中使用较多的养护方式，突破了传统养护方式的滞后性与局限性，可延缓桥梁病害的发生时间，延长桥梁的使用寿命，让桥梁得以最大化地发挥其经济、社会价值。相关工作人员应加强对大跨径斜拉桥预防性养护措施的研究与应用，积累养护经验，防微杜渐，将各项养护工作落到实处，从而保障桥梁的运营安全。

参考文献

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