汕頭海灣大橋吊索病害處治

王江鴻 王修山 唐 全 張宗輝

(1.廣東汕頭海灣大橋有限公司，廣東 汕頭 515041；

2.浙江理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310018； 3.中鐵大橋(南京)橋隧診治有限公司，江蘇 南京 210061)

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汕頭海灣大橋吊索病害處治

王江鴻1王修山2唐 全1張宗輝3

(1.廣東汕頭海灣大橋有限公司，廣東 汕頭 515041；

2.浙江理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310018； 3.中鐵大橋(南京)橋隧診治有限公司，江蘇 南京 210061)

針對汕頭海灣大橋吊索出現(xiàn)的病害類型作了研究，根據(jù)不同階段的病害情況采取了不同的處治措施，并通過吊索更換及鋼絲繩的試驗進(jìn)行了檢測，科學(xué)評價了現(xiàn)有吊索的實際情況，為全橋吊索更換提供決策依據(jù)。

大橋，吊索，病害，處治

1 項目概況

1.1 橋梁概況

汕頭海灣大橋起點位于廣東汕頭，跨越汕頭海灣，連接深圳，是我國第一座現(xiàn)代大跨度懸索橋，開創(chuàng)了我國現(xiàn)代懸索橋先河。大橋于1992年3月28日正式動工興建，1995年12月28日建成通車。

主橋為154 m+452 m+154 m的三跨雙鉸支預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱形加勁懸索橋，主梁采用單箱三室薄壁魚腹式斷面的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁，由于PC主梁自重較大，吊索順橋向各吊點按6 m的等間距布置，全橋共計242個吊點。吊索立面采用豎向垂直布置方式，每個吊點處吊索由兩根鍍鋅鋼絲繩組成，鋼絲繩以倒U方式騎掛在主纜索夾上，鋼絲繩的端部嵌有冷鑄錨固，錨固在與PC主梁相連接的錨板上。

1.2 病害情況

大橋1995年建成通車，其主要受力部件吊索受當(dāng)時的投資限制，只是進(jìn)行了簡單的涂裝防護(hù)。雖然自2000年每年均對吊索進(jìn)行防腐保養(yǎng)，但因先天不足，吊索病害仍在發(fā)展。特別是近年來，病害的發(fā)展速度明顯加快。主要存在以下病害：

1)吊索鋼絲繩、夾具、錨板、減振器的涂裝局部老化、剝落；

2)吊索鋼絲繩涂裝局部表面剝落，鋼絲繩銹蝕；

3)多數(shù)吊索鋼絲繩在錨板部位嚴(yán)重銹蝕，有明顯銹坑，如圖1所示；

4)吊索鋼絲繩與錨板接觸部分防水效果較差，打開錨板后內(nèi)部有明顯水漬。

2 病害處置過程

2.1 根部處治

鑒于吊索根部發(fā)現(xiàn)存在上述嚴(yán)重病害，對大橋結(jié)構(gòu)安全造成嚴(yán)重的影響，存在嚴(yán)重的安全隱患，委托專業(yè)公司采用密封錨塊縫隙，并往吊索根部空腔注入防腐油的方案對全橋吊索根部進(jìn)行臨時應(yīng)急處理，如圖2所示。

1)將吊索錨板楔塊拆卸后，用高壓水對錨頭部位沖洗，待干燥后用有機溶劑及細(xì)小的工具對根部進(jìn)行仔細(xì)清洗，清洗時應(yīng)注意將吊索根部的殘余油跡、浮銹清除，并把錨塊內(nèi)側(cè)的銹清除。

2)將吊索根部錨塊與錨頭接觸部位采用HM106密封劑進(jìn)行縫隙密封；將錨塊吊索附近(粘貼PVC杯罩位置)的油漆清除干凈，并露出金屬面，用有機溶劑清洗干凈后，刷涂環(huán)氧富鋅底漆；用環(huán)氧膠粘劑將PVC杯罩粘貼在吊索根部；采用HM106密封劑加纏繞玻璃布的方法將杯罩及吊索根部20 cm高的部位進(jìn)行纏繞密封處理；在楔塊的底部開槽預(yù)埋排油管，按原樣安裝，并在安裝前在楔塊四周涂上密封膠；對吊索根部進(jìn)行密封，并預(yù)埋銅質(zhì)注油管及排氣管；在楔塊底部預(yù)埋銅質(zhì)帶開關(guān)的漏油管，開關(guān)起到隨機放油的作用。

3)待密封劑硫化后，注入液體防腐油，并密封注油口及排氣孔；每隔3個月將吊索根部的防腐油漏出，并重新注入新的防腐油，觀察漏出的防腐油中是否含有水及鐵銹，及時記錄。

該方案僅能起到盡量減少水分順著吊索流向根部并積聚在錨頭處的作用，當(dāng)?shù)跛麇^板處存在積水情況時，可通過漏油開關(guān)及時將水排走，避免吊索根部進(jìn)一步銹蝕惡化，但未能完全避免吊索銹蝕的進(jìn)一步發(fā)展，只能作為臨時應(yīng)急處治措施。

2.2 試驗吊索更換

為使換索試驗更有針對性和代表性，選擇了銹蝕程度、吊索長度、吊索位置、施工難度各不同的上游側(cè)S18，下游側(cè)MS26，MN32，MN11共4組吊索進(jìn)行吊索更換及試驗。

吊索更換前，在橋面設(shè)置桁架，支撐于相鄰吊索橫梁，利用原主梁預(yù)制節(jié)段吊裝施工時設(shè)置的吊裝孔，將梁體預(yù)起吊40 t后，一次更換一根鋼絲繩，支撐桁架如圖3所示。本次施工按照兩種方式進(jìn)行吊索更換，一種是設(shè)置上、下反力梁，通過頂升上反力梁，卸載吊索內(nèi)力，然后更換單根吊索，如圖4所示；另一種是對吊索錨栓接長，在錨板與接長錨栓上設(shè)置上、下支撐架，中間布置千斤頂；千斤頂頂升上下支撐架，原錨板的錨栓螺母松開后，更換單根鋼絲繩，如圖5所示。

根據(jù)吊索更換的完成情況，吊索更換所采用兩種方式基本可以滿足現(xiàn)場吊索不同實際情況，其中反力梁法(方式一)適用于長索及錨頭螺栓外露高度小的吊索，接長套筒法(方式二)可適用于短吊索。

2.3 原鋼絲繩吊索試驗

為了解吊索鋼絲繩目前的狀態(tài)，如剩余承載能力，鋼絲繩銹蝕程度等，委托專業(yè)檢測單位對更換的原鋼絲繩吊索進(jìn)行外觀檢查、力學(xué)性能檢測以及錨頭解剖并進(jìn)行評估，檢測結(jié)果見表1。

其中，鋼絲繩力學(xué)性能檢測中，依據(jù)試驗結(jié)果，鋼絲繩最小破斷力為1 198 kN，最大破斷力為1 429 kN。原設(shè)計圖紙與當(dāng)時技術(shù)規(guī)范GB 1102—1974圓股鋼絲繩要求最小破斷力為1 356 kN，8根鋼絲繩中有5根不滿足要求。依據(jù)試驗結(jié)果，鋼絲斷裂主要發(fā)生在鋼絲銹蝕位置，當(dāng)鋼絲繩完全破斷時，除MN11北側(cè)吊索在樣品中部斷裂外其余均在原錨頭根部斷裂。按照原材料檢測平均值1 372 kN估算強度損失率，強度損失率最大約12.7%，所以現(xiàn)狀鋼絲繩破斷力不能滿足原設(shè)計與規(guī)范要求，按照理論計算值

計算索力，其中6根安全系數(shù)(最小值3.55)不能滿足現(xiàn)《公路懸索橋設(shè)計規(guī)范》(報批稿)要求(安全系數(shù)4.0)，以實測索力值計算，最小安全系數(shù)為3.15。鋼絲繩安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求。

表1 試驗檢測結(jié)果

2.4 全橋吊索更換

根據(jù)吊索更換試驗的成功實施，結(jié)合原鋼絲繩吊索試驗結(jié)果，大橋公司將于2015年對全橋吊索242個吊點484根吊索進(jìn)行更換，確保橋梁結(jié)構(gòu)和運營安全。

3 結(jié)語

汕頭海灣大橋至今運營約19年，吊索鋼絲繩存在局部銹蝕嚴(yán)重與變形等缺陷，外層鋼絲力學(xué)性能及鋼絲繩整體力學(xué)性能下降，相關(guān)文獻(xiàn)資料也表明這種銹蝕是加速度發(fā)展的，對吊索結(jié)構(gòu)安全性極為不利，組織對全橋吊索進(jìn)行更換是十分必要的。

在我國作為橋梁大橋，與汕頭海灣大橋一樣處于沿海高腐蝕區(qū)的橋梁數(shù)量不少，建議應(yīng)加強吊索等結(jié)構(gòu)的腐蝕性檢查及處理，確保結(jié)構(gòu)安全。

[1]鐵道部大橋工程局勘測設(shè)計院.廣東汕頭海灣大橋工程施工圖設(shè)計文件.1992.

[2]JT/T 449—2001，公路懸索橋吊索.

[3]GB 8918—2006，重要用途鋼絲繩.

[4]美國交通運輸研究委員會執(zhí)行委員會.懸索橋平行鋼絲主纜的檢測和強度評估指南.2004.

[5]中鐵大橋(南京)橋隧診治有限公司.廣東汕頭海灣大橋主橋結(jié)構(gòu)評估技術(shù)報告.2011.

中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司，中鐵大橋(南京)橋隧診治有限公司.汕頭海灣大橋原鋼絲繩吊索檢測試驗評估報告.2013.

The disease treatment with slings of Shantou Bay Bridge

Wang Jianghong1Wang Xiushan2Tang Quan1Zhang Zonghui3

(1.GuangdongShantouBayBridgeCo.，Ltd，Shantou515041,China;2.ArchitecturalEngineeringInstituteofZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou310018,China;3.ChinaRailwayMajorBridge(Nanjing)BridgeandTunnelInstitute&RetrofitCo.,Ltd，Nanjing210061,China)

According to the disease of the Shantou Bay Bridge sling, take different measures according to different stages, through the replacement of the slings and tested of the wire ropes, the scientific evaluation of the actual situation of the slings to provide the decision-making basis for the whole bridge suspender replacement.

bridge， sling， disease， treatment

1009-6825(2015)21-0131-02

2015-05-12

王江鴻(1982- )，男，碩士，工程師

U457.2

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