跨海斜拉橋養(yǎng)護(hù)的易損性構(gòu)件分析

劉淵

摘 要：隨著交通量快速增長(zhǎng)，早期設(shè)計(jì)跨海斜拉橋結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，所處海洋性環(huán)境較惡劣，對(duì)養(yǎng)護(hù)工作水平提出更高要求。以汕頭礐石大橋?yàn)槔治鲇绊懙C石大橋養(yǎng)護(hù)工作的不利因素，對(duì)重點(diǎn)構(gòu)件的易損性進(jìn)行分析，并提出對(duì)應(yīng)的維護(hù)處治技術(shù)措施，對(duì)礐石大橋養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀提出一些建議。可為同類(lèi)型橋梁的養(yǎng)護(hù)工作提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：跨海斜拉橋;礐石大橋;橋梁養(yǎng)護(hù);易損性分析

汕頭礐石大橋位于海洋環(huán)境中，交通量增長(zhǎng)較快，隨著海洋環(huán)境長(zhǎng)期侵蝕、材料老化、結(jié)構(gòu)性能退化及車(chē)輛反復(fù)荷載、風(fēng)振等因素下的疲勞作用，大橋結(jié)構(gòu)的承載能力、服務(wù)水平勢(shì)必出現(xiàn)下降趨勢(shì)[1]。此外施工質(zhì)量控制的差異性，也會(huì)對(duì)大橋的結(jié)構(gòu)安全造成不定量的影響[2]。故分析礐石大橋養(yǎng)護(hù)的影響因素，對(duì)各部分構(gòu)件的易損性進(jìn)行分析，提出可行的維護(hù)處治的技術(shù)措施，為其它同類(lèi)型跨海斜拉橋的養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 汕頭礐石大橋概況

汕頭礐石大橋?yàn)殡p塔雙索面鋼-砼結(jié)構(gòu)斜拉橋，主跨518 m，主橋906 m（鋼箱梁長(zhǎng)718 m），橋面總寬30.35 m，橋塔為鋼筋砼鉆石形結(jié)構(gòu)，塔身高148 m，雙向6車(chē)道（如圖1）。

2 礐石大橋養(yǎng)護(hù)的影響因素

大橋跨越榕江瀕臨海洋，鋼箱梁、主塔等構(gòu)件長(zhǎng)期暴露在腐蝕性極強(qiáng)的海洋性環(huán)境中，且受臺(tái)風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、海水等影響，其結(jié)構(gòu)涂裝的退化尤為明顯，對(duì)已運(yùn)營(yíng)22年的跨海特大橋耐久性、安全性都是很大的挑戰(zhàn)[3]。另外，大橋在運(yùn)營(yíng)期也將面臨大量的風(fēng)險(xiǎn)事件，如地震、風(fēng)致災(zāi)害、車(chē)輛撞擊、車(chē)輛超載、危險(xiǎn)品運(yùn)輸、鋼結(jié)構(gòu)疲勞、防腐涂裝脫落、火災(zāi)大霧等風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)事件都可能引發(fā)或者導(dǎo)致礐石大橋工程事故、危害公共安全及社會(huì)安全，并對(duì)礐石大橋維修養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)不利影響，主要不利因素有如下幾個(gè)方面：

（1）礐石大橋?yàn)樘卮笮托崩瓨?，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，構(gòu)件種類(lèi)繁多。

（2）橋梁地處海洋性環(huán)境中，自然環(huán)境惡劣，帶來(lái)結(jié)構(gòu)涂層某些形式上或程度上比較鮮明的病害特征。

（3）根據(jù)交通量預(yù)測(cè)，未來(lái)過(guò)橋車(chē)輛荷載日益嚴(yán)峻;特別近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，通行量已達(dá)9萬(wàn)輛，大橋已處于超負(fù)荷的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。

（4）橋梁管養(yǎng)對(duì)大橋管養(yǎng)人員的專(zhuān)業(yè)水平提出了更高需求與目前管養(yǎng)部門(mén)存在流程不標(biāo)準(zhǔn)、不專(zhuān)業(yè)、缺乏精細(xì)化管理的矛盾，也會(huì)給橋梁管養(yǎng)帶來(lái)很多風(fēng)險(xiǎn)隱患，也使管養(yǎng)單位的決策管理責(zé)任部門(mén)承受較大的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）其它可能引發(fā)或?qū)е麓髽蚬こ淌鹿省⑽：舶踩吧鐣?huì)安全的風(fēng)險(xiǎn)源，如臺(tái)風(fēng)、地震風(fēng)險(xiǎn)等等。

3 礐石大橋重點(diǎn)易損構(gòu)件分析

礐石大橋是拉索體系橋梁，病害較復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)損傷分析將運(yùn)用最新的結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理的知識(shí)，通過(guò)檢測(cè)、類(lèi)似橋梁養(yǎng)護(hù)狀況的調(diào)研，分析大橋的結(jié)構(gòu)易損部位，并在此基礎(chǔ)上提出具體的針對(duì)性維修和養(yǎng)護(hù)措施。

3.1 斜拉索易損性分析

斜拉索構(gòu)件的病害主要有斜拉索套管破損、錨管銹蝕、錨頭銹蝕及阻尼器銹蝕等病害情況。斜拉索套管破損是指在受空氣濕度、日照等自然因素老化或外力作用，PE套管產(chǎn)生龜裂、破損等現(xiàn)象。外觀(guān)表現(xiàn)即為在使用過(guò)程中產(chǎn)生開(kāi)裂破損，可人工表觀(guān)檢查，通過(guò)修復(fù)PE護(hù)套保持完好。斜拉索錨管銹蝕為當(dāng)錨管防腐蝕，外觀(guān)表現(xiàn)為表面黃色銹斑，人工表觀(guān)檢查發(fā)現(xiàn)，如銹蝕不嚴(yán)重，應(yīng)重新進(jìn)行涂裝，要求與原施工工藝相同，如發(fā)現(xiàn)銹蝕嚴(yán)重有斷裂的可能，則應(yīng)及時(shí)更換。拉索錨頭銹蝕為下錨頭加勁板出現(xiàn)銹蝕，主要原因?yàn)榧觿虐逄幏e水導(dǎo)致，該病害需要借助檢修車(chē)進(jìn)行人工外觀(guān)檢查，如銹蝕不嚴(yán)重，應(yīng)重新進(jìn)行涂裝，如發(fā)現(xiàn)銹蝕嚴(yán)重有斷裂的可能，則應(yīng)及時(shí)更換。

3.2 主塔易損性分析

斜拉橋主塔主要有主塔傾斜、主塔砼表面病害及主塔滲漏水等病害[4]。主塔傾斜是由于主塔兩側(cè)斜拉索水平拉力的不平衡等原因造成的主塔傾斜，塔頂偏移超過(guò)限值，根部出現(xiàn)水平裂縫等現(xiàn)象的病害。產(chǎn)生的主要原因?yàn)橹魉尸F(xiàn)出非中心受拉的狀態(tài)，斜拉索在塔柱頂兩側(cè)水平分力不平衡導(dǎo)致。該病害可通過(guò)測(cè)量主塔偏位來(lái)檢查，并可通過(guò)調(diào)節(jié)斜拉索索力來(lái)恢復(fù)主塔的平衡受力;主塔砼表面病害為主塔表面出現(xiàn)蜂窩、麻面、裂縫或者砼保護(hù)層剝落、漏筋現(xiàn)象、鋼筋銹脹開(kāi)裂的現(xiàn)象。該病害的產(chǎn)生可由外荷載直接應(yīng)力或次應(yīng)力引起或者有變形引起，變形包括結(jié)構(gòu)因溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等，主塔砼表面病害可通過(guò)檢查裂縫出現(xiàn)范圍、裂縫長(zhǎng)度和寬度及檢查鋼筋銹蝕電位或電阻率的方法來(lái)判斷該病害的嚴(yán)重程度，依據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行封閉或灌漿處理，對(duì)蜂窩、麻面、剝落部分進(jìn)行填補(bǔ)。

3.3 鋼箱梁易損性分析

斜拉橋鋼箱梁的病害主要有鋼箱梁高強(qiáng)螺栓銹蝕、延遲斷裂、防腐涂層劣化等病害[4]。鋼箱梁高強(qiáng)螺栓銹蝕的原因主要為箱內(nèi)拼接帶外腹板與底板交接處積水導(dǎo)致，可通過(guò)人工檢查記錄高強(qiáng)螺栓的位置及銹蝕程度，對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)影響的銹蝕螺栓對(duì)其進(jìn)行銹跡清除干凈后重新涂裝，對(duì)于銹蝕嚴(yán)重的高強(qiáng)螺栓則需要進(jìn)行更換處理。鋼箱梁防腐涂層老化是鋼構(gòu)件涂層表面出現(xiàn)白化、起皺、表面粉化、變色、剝落等現(xiàn)象。該病害發(fā)生原因主要為季節(jié)的溫度變化，尤其是在夏季高溫情況下，頂板溫度高，加上車(chē)輛作用導(dǎo)致涂層脫落，涂裝損壞，另外，鋼箱梁暴露在海洋性環(huán)境中，受腐蝕性空氣及水氣影響導(dǎo)致。對(duì)于該病害需重點(diǎn)關(guān)注鋼箱梁內(nèi)頂板涂層，可將銹跡清除干凈后重新涂裝。

3.4 鋼箱梁和PC砼箱梁連接處易損性分析

鋼箱梁與PC砼梁連接處的病害，是由于鋼筋砼箱梁與鋼箱梁接頭在材料上的差異，當(dāng)鋼筋砼澆注完成后，在凝固過(guò)程中存在內(nèi)應(yīng)力的差異導(dǎo)致的[1]。外觀(guān)表現(xiàn)主要為接頭處出現(xiàn)多條豎向裂紋，對(duì)于該病害，可通過(guò)表觀(guān)檢查發(fā)現(xiàn)，并需進(jìn)行裂縫發(fā)展觀(guān)測(cè)，若裂縫情況較輕微且無(wú)發(fā)展，則采用環(huán)氧樹(shù)脂封閉即可，若裂縫較大，且存在發(fā)展情況，則需要進(jìn)行局部分析，來(lái)做進(jìn)一步判斷處理。礐石大橋鋼箱梁和PC砼箱梁連接處現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多條豎向裂縫，經(jīng)檢查無(wú)發(fā)展跡象，現(xiàn)已采用灌漿封閉處理。

4 結(jié)論與建議

本文以汕頭礐石大橋養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)為例，分析了跨海斜拉橋養(yǎng)護(hù)工作的不利影響因素，同時(shí)對(duì)跨海斜拉橋重點(diǎn)結(jié)構(gòu)的易損性進(jìn)行了分析，所得結(jié)論可為其它同類(lèi)橋梁提供技術(shù)參考。

為更好地做好橋梁養(yǎng)護(hù)工作，建議橋梁管養(yǎng)部門(mén)充分利用現(xiàn)代科技，建立大橋管養(yǎng)信息化系統(tǒng)，大力推行智能化養(yǎng)護(hù)借助互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，開(kāi)展大型橋梁的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)反饋監(jiān)測(cè)結(jié)果至管養(yǎng)平臺(tái)，及時(shí)為大橋安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)管理養(yǎng)護(hù)決策提供幫助。

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