沌口長江公路大橋養(yǎng)護(hù)施工管理技術(shù)

沈 超，伍華麗，艾 杰

(1.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢 430040；2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430040)

沌口長江公路大橋于2017年12月底建成通車，為武漢四環(huán)線重要組成部分，是其關(guān)鍵性控制工程。大橋位于白沙洲長江大橋與軍山長江大橋之間，上游距軍山長江大橋和下游距白沙洲長江大橋均約8 km。沌口長江公路大橋主線路線全長8.599 3 km，全線左、右幅橋梁長度分別為6 707.78 m和6 736.78 m,橋路比約78.2%?？缃黧w工程左、右幅橋梁長度分別為3 191.28 m和3 220.28 m,其中跨江主橋長1 510 m，為100 m+275 m+760 m+275 m+100 m鋼箱梁斜拉橋。

1 養(yǎng)護(hù)管理體系

1.1 養(yǎng)護(hù)管理單元的劃分

沌口長江公路大橋是國家重點(diǎn)工程，大橋建設(shè)總里程為8.599 3 km，分為跨江主體工程和接線工程，根據(jù)上部結(jié)構(gòu)類型及橋面連續(xù)全橋共劃分為12個養(yǎng)護(hù)單元。具體養(yǎng)護(hù)單元劃分見表1。

1.2 養(yǎng)護(hù)工作范圍

沌口長江公路大橋養(yǎng)護(hù)對象包括橋梁各結(jié)構(gòu)構(gòu)件和附屬設(shè)施，以及接線路基。包含所有橋梁的結(jié)構(gòu)物，主要有：鋼箱梁、主塔、斜拉索、橋面、伸縮縫、支座、承臺、阻尼器、橋面附屬設(shè)施、橋梁健康系統(tǒng)、避雷設(shè)施、引橋T梁、引橋墩臺、路基等構(gòu)件[1]。

表1 西四環(huán)沌口長江公路大橋

1.3 養(yǎng)護(hù)工作內(nèi)容

根據(jù)中華人民共和國交通部頒發(fā)的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11—2004)，針對沌口長江公路大橋橋梁結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)，其工作內(nèi)容主要包括對橋梁的檢查、技術(shù)狀況評定、維修加固三個方面，具體的管理養(yǎng)護(hù)技術(shù)流程按圖1所示進(jìn)行[2]。

2 橋梁檢查

2.1 經(jīng)常檢查

針對沌口長江公路大橋的實(shí)際情況，制定經(jīng)常性檢查計(jì)劃，具體經(jīng)常檢查項(xiàng)目如表2所示。

2.2 定期檢查

2.2.1 常規(guī)定期檢查

1)橋梁外觀檢查。具體檢查方法參照表2經(jīng)常檢查項(xiàng)目表。

2)線形測量

主塔偏位：主塔偏位觀測采用坐標(biāo)法。監(jiān)測系統(tǒng)采用置于塔頂GPS測點(diǎn)和布置于塔柱中部傾角儀相結(jié)合的方法測量。在南、北兩橋塔的塔頂各布置1個GPS接收機(jī)(共4臺)，對橋塔塔頂?shù)淖冃芜M(jìn)行監(jiān)測；在南、北主塔的上橫梁處分別布置1個傾角傳感器(共2個)。

主梁豎向撓度變形：監(jiān)測系統(tǒng)豎向撓度變形采用撓度傳感器監(jiān)測，在斜拉橋段主梁處布置，在主梁荷載最不利處布置應(yīng)變傳感器，共安裝撓度傳感器30個，應(yīng)變傳感器225個。

3)索力測量

采用直接測試和間接測試相結(jié)合的方式進(jìn)行索力測試[3]。將專用的光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝在斜拉索內(nèi)的鋼絲上，采取測力環(huán)監(jiān)測；采用頻譜法原理，定期進(jìn)行斜拉索索力檢查與測試，索力測試采用頻譜法原理定期進(jìn)行斜拉索索力檢查，檢測數(shù)據(jù)與實(shí)時在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，獲得全面的斜拉索索力的分布變化規(guī)律，主橋共安裝索力傳感器64個。

4)鋼結(jié)構(gòu)超聲波裂紋探測

采用超聲波探測鋼結(jié)構(gòu)裂紋，對于勻質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說探測很精確，可以檢測到鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的細(xì)微疲勞裂紋，對于預(yù)判鋼結(jié)構(gòu)的致命要害是十分重要的。

2.2.2 結(jié)構(gòu)定期檢查

以常規(guī)定期檢查結(jié)果為依據(jù)制定結(jié)構(gòu)定期檢查的內(nèi)容，并全面分析病害狀況與產(chǎn)生原因，重點(diǎn)檢查主塔、斜拉索、鋼箱梁和混凝土箱梁、鋼-混結(jié)合部位等[4]。

表2 沌口長江公路大橋經(jīng)常檢查項(xiàng)目表

2.3 運(yùn)營期健康與安全監(jiān)測

沌口長江公路大橋運(yùn)營期健康與安全監(jiān)測系統(tǒng)是一個綜合系統(tǒng)工程，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算等高新技術(shù)于一體。

人工定期檢查與監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，不僅可以及時有效地發(fā)現(xiàn)橋梁的初期損傷，還可以更為客觀、全面地分析和判斷橋梁的健康狀態(tài)。監(jiān)測系統(tǒng)由健康監(jiān)測、健康與安全分析評估、管理應(yīng)用三大部分組成。

1)健康監(jiān)測系統(tǒng)

沌口長江公路大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)主要檢測項(xiàng)目：風(fēng)荷載的監(jiān)測；環(huán)境溫濕度的監(jiān)測；結(jié)構(gòu)溫度場的監(jiān)測；主梁撓度監(jiān)測；應(yīng)變的監(jiān)測；索力的監(jiān)測；支座位移的監(jiān)測；振動特性的監(jiān)測；總體變形的監(jiān)測；視頻監(jiān)測設(shè)備選型；活載監(jiān)測設(shè)備選型；地震動及船舶撞擊監(jiān)測設(shè)備選型；塔頂傾角監(jiān)測；路面溫度監(jiān)測。

2)健康與安全分析評估系統(tǒng)

沌口長江公路大橋健康與安全分析評估系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理判斷結(jié)構(gòu)安全信息、識別影響結(jié)構(gòu)安全性的各種因素。

3)管理應(yīng)用系統(tǒng)

沌口長江公路大橋管理應(yīng)用系統(tǒng)包括以下方面：安全預(yù)警、危險(xiǎn)報(bào)警、交通管制、管養(yǎng)決策。通過管理應(yīng)用系統(tǒng)分析各種荷載長期作用下橋梁的靜動力特性變化規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)安全的主動控制。

3 橋梁技術(shù)狀況評定

3.1 橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG TH21—2011)里規(guī)定了橋梁總體及各結(jié)構(gòu)部件的技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)，將橋梁技術(shù)狀況評定等級共分為一類、二類、三類、四類、五類[5]。

3.2 橋梁技術(shù)狀況評定方法

全橋總體技術(shù)狀況等級評定方法通常采用綜合評定法，將橋梁各結(jié)構(gòu)部件設(shè)定一個權(quán)重值后再加以評定，也可以通過重要部件最差的缺損狀況進(jìn)行評定，具體評定方法如下：

1)三個方面評定：缺損程度(多少、大小、輕重)、缺損對結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度(無、小、大)和缺損發(fā)展變化狀況(發(fā)展緩慢、發(fā)展較快、趨向穩(wěn)定)，利用累加評分法，對各部件缺損狀況制定等級評定[6]。

2)對于特別重要的部件，如橋梁基礎(chǔ)、墩臺、上部承載構(gòu)件、支座等，可以根據(jù)其中最嚴(yán)重的缺損構(gòu)件進(jìn)行評分；而對于其他部件，可以根據(jù)多數(shù)構(gòu)件缺損狀況評分[7]。

3)評分時需要先確定各部件的權(quán)重值，可以參考《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11—2004)，也可通過專家評估法。

3.3 養(yǎng)護(hù)對策

1)各類橋梁采取不同的養(yǎng)護(hù)措施：一類橋梁進(jìn)行正常養(yǎng)護(hù)；二類橋梁需進(jìn)行小修；三類橋梁需進(jìn)行中修(根據(jù)實(shí)際狀況考慮交通管制)；四類橋梁需進(jìn)行大修或改造(及時采取交通管制，嚴(yán)重時考慮關(guān)閉交通)；五類橋梁需要進(jìn)行改建或重建(即刻關(guān)閉交通)。

2)橋梁大修工作應(yīng)通過招投標(biāo)選擇專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行。大修工作開始前應(yīng)發(fā)布公告，通過新聞媒介告知橋梁大修情況，避免對交通秩序帶來不良影響。大修工作同時應(yīng)公開招標(biāo)選擇監(jiān)理單位對質(zhì)量、進(jìn)度和費(fèi)用進(jìn)行監(jiān)任管理。

4 結(jié) 語

橋梁養(yǎng)護(hù)施工的主要目標(biāo)是根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范制定科學(xué)有效的管理體系。對橋梁設(shè)施的養(yǎng)護(hù)，不僅需要保持橋梁及其部件設(shè)施的完好狀態(tài)，還要對橋梁受損部件及時發(fā)現(xiàn)并加以修復(fù)，保證行車安全，保證行車暢通。對于橋梁的小修保養(yǎng)、大中修，要有計(jì)劃、有周期地進(jìn)行，這樣不僅能夠延長橋梁的設(shè)計(jì)使用壽命，將橋梁的功能最大限度地發(fā)揮出來，還可以及時掌握橋梁各結(jié)構(gòu)部件的技術(shù)狀態(tài)，并匯集和完善橋梁技術(shù)和管理資料，為橋梁養(yǎng)護(hù)、維修、甚至以后可能發(fā)生的加固施工提供依據(jù)。

[1] 陳淑賢．公路養(yǎng)護(hù)與管理[M]．北京：人民交通出版社，2005．

[2] JTG H11—2004，公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S]．

[3] 王亞輝．橋梁技術(shù)狀況的檢測評定方法及應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2014，4(23)：4147-4148．

[4] 徐 鈞．城市橋梁技術(shù)狀況指數(shù)評價方法研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012(2)：57-57．

[5] 韓 帥，宋永煥，王汝明．兩種評定方法在橋梁定期檢查中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011，10(20)：110-112．

[6] 黃 衛(wèi)，劉新旺．公路管理學(xué)[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[7] 李楊梅．淺談公路橋梁技術(shù)狀況評定[J].科學(xué)時代， 2015(2)：92-92．