胡海洋 王金霞 李星新

（1.貴州高速公路開發(fā)總公司安順營運(yùn)管理中心，貴州安順 561000;2.中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司，湖北武漢 430034）

西部山區(qū)懸索橋檢測養(yǎng)護(hù)研究

胡海洋1王金霞2李星新2

（1.貴州高速公路開發(fā)總公司安順營運(yùn)管理中心，貴州安順 561000;2.中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司，湖北武漢 430034）

結(jié)合西部山區(qū)懸索橋特點(diǎn)，以貴州壩陵河大橋?yàn)檠芯繉ο?，概述了西部山區(qū)懸索橋檢測養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，包括檢測分類、程度及方式，檢測養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)，以及一般評定，為此類橋梁的養(yǎng)護(hù)管理提供指導(dǎo)。

西部山區(qū)，懸索橋，橋梁檢測，健康監(jiān)測系統(tǒng)，電子化巡檢系統(tǒng)

1 概述

現(xiàn)代大型懸索橋跨峽谷越江海，一般處于交通要道。然而，由于結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，材料自身的缺陷，設(shè)計(jì)和施工中的不足，環(huán)境侵蝕，超載超重等因素，有些懸索橋已出現(xiàn)不同程度的損傷［1］，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力降低，給橋梁帶來安全隱患，極端情況下可能引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事故。

目前國內(nèi)橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范主要針對中小型橋梁制定，且大跨度橋梁包含中小型橋梁所不具備的構(gòu)件類型和損傷類型等，對懸索橋檢測養(yǎng)護(hù)進(jìn)行研究，可為大跨度橋梁養(yǎng)護(hù)維修提供依據(jù)。

云貴等西部山區(qū)為喀斯特地貌，巖溶發(fā)育，且具有高山氣候的特點(diǎn):降水充沛，峽谷風(fēng)明顯，霧多，濕度大，紫外線強(qiáng)，冰雹、雷暴等災(zāi)害性天氣頻發(fā)。這種環(huán)境條件加速了懸索橋構(gòu)件的腐蝕，因此，對西部山區(qū)懸索橋進(jìn)行檢測養(yǎng)護(hù)研究是很有必要的。本文以貴州壩陵河大橋?yàn)槔?，展開對西部山區(qū)懸索橋的檢測養(yǎng)護(hù)研究。

2 懸索橋常見病害

懸索橋主要由主纜、錨碇、索塔、加勁梁、吊索組成，其中主纜和吊索是懸索橋的主體構(gòu)件，還包括主索鞍、散索鞍、索夾等相關(guān)局部構(gòu)造［2］。主纜與吊索系統(tǒng)的常見病害為:纜索表面涂裝失效、纜索系統(tǒng)各連接處防腐層失效、鋼絲銹蝕與斷絲松弛等;錨碇和索塔均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其常見病害為:蜂窩、麻面，剝落、掉角，鋼筋露出、銹蝕，裂縫，沉降，變形等;鋼桁加勁梁系統(tǒng)的常見病害為:表面防腐涂層失效，銹蝕，構(gòu)件疲勞開裂，異常變形，連接松動和失效等。

縱觀懸索橋建造及維護(hù)歷史，除1940年美國塔馬克老橋由于加勁梁斷面設(shè)計(jì)不當(dāng)被強(qiáng)風(fēng)吹毀外，凡已建成使用中的懸索橋的維修和改造主要是由于主纜和吊索系統(tǒng)的嚴(yán)重腐蝕［3］，故在懸索橋的檢測養(yǎng)護(hù)中應(yīng)多加關(guān)注。

3 壩陵河大橋概況

3.1 大橋簡介

大橋位于貴州省關(guān)嶺縣境內(nèi)，跨越壩陵河大峽谷，主跨為1 088 m雙塔單跨鋼桁架懸索橋，全橋長1 564 m。主纜分跨: 248 m+1 088 m+228m，矢跨比為1/10.3，橫橋向間距為28.0 m。吊索順橋向間距為10.8 m。主梁由鋼桁架和正交異性鋼橋面板組成。主塔為門式框架結(jié)構(gòu)，采用樁基基礎(chǔ)。東錨碇為重力式框架錨，西錨碇采用隧道式錨碇。大橋概貌如圖1所示。

圖1 壩陵河大橋概貌圖

3.2 橋址環(huán)境條件

橋址區(qū)氣溫呈明顯的季節(jié)變化;降水充沛;峽谷風(fēng)特點(diǎn)明顯;冬季霧日較多;空氣中水汽含量較高，全年平均相對濕度為80%左右;橋址區(qū)是冰雹和雷暴天氣的多發(fā)地帶，強(qiáng)雷暴常常伴有大風(fēng)、暴雨或冰雹，造成局部地區(qū)的嚴(yán)重危害。

橋址全線溶巖發(fā)育，由于流水長期侵蝕，地面相當(dāng)破碎;部分地段有斷裂通過，部分地段鉆孔小溶洞、溶隙發(fā)育。

4 檢測養(yǎng)護(hù)計(jì)劃

4.1 檢測分類、程度及方式

4.1.1檢測分類

大橋檢測分為初始檢測、經(jīng)常檢測、定期檢測、特殊檢測。

初始檢測:在橋梁建成后，結(jié)合相關(guān)技術(shù)檔案、交竣工檢查資料等詳細(xì)分析橋梁各項(xiàng)技術(shù)狀況、標(biāo)示橋梁已存缺陷和損傷、提出養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng)的活動。

經(jīng)常檢測:對橋面系、結(jié)構(gòu)部件及附屬設(shè)施的技術(shù)狀況進(jìn)行經(jīng)常性的目視檢查，分為日常巡視和經(jīng)常巡檢。

定期檢測:為評定橋梁綜合技術(shù)狀況和結(jié)構(gòu)安全狀況，為跟蹤已有病害的發(fā)展情況，并為制訂養(yǎng)護(hù)管理計(jì)劃提供基本數(shù)據(jù)，定期對橋面系、結(jié)構(gòu)部件及附屬設(shè)施進(jìn)行的全面檢查。

特殊檢測:為查清橋梁的病害原因、破損程度、承載能力、抗洪能力等，確定橋梁適應(yīng)性能力的工作，分為專門檢查和應(yīng)急檢查。

4.1.2 檢測程度

大橋檢測按深入程度分五級［4］:

Ⅰ級——在遠(yuǎn)處目視檢查（或利用望遠(yuǎn)鏡的目視檢查）;Ⅱ級——基本接近檢查部位的目視檢查，允許眼睛到檢查部位距離在50 cm以上;Ⅲ級——基本接近檢查部位的目視檢查，要求眼睛到檢查部位距離在50 cm以內(nèi);Ⅳ級——非常接近檢查部位，除了目視外，還采用觸摸、敲擊、扳動、光學(xué)放大等方式進(jìn)行的檢查;Ⅴ級——借助專用儀器和工具設(shè)備的檢查或測量、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測、荷載試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)等。

4.1.3 檢測方式

檢查方式包括傳統(tǒng)人工檢測、定期測量以及健康監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測。

人工檢測:通過人的感官（視覺、觸覺、嗅覺、聽覺等）或借助專用儀器，對橋梁當(dāng)前某些參數(shù)進(jìn)行的觀測，以及一定時(shí)間內(nèi)的跟蹤觀測。定期測量:借助專業(yè)的鑒定技術(shù)和設(shè)備，進(jìn)行Ⅴ級檢查深度檢查，對大橋結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)進(jìn)行測試，部分結(jié)構(gòu)檢查內(nèi)容可與健康監(jiān)測系統(tǒng)共享。健康監(jiān)測系統(tǒng):一種集傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸、分析預(yù)測技術(shù)為一體的實(shí)時(shí)在線系統(tǒng)，它通過在結(jié)構(gòu)內(nèi)部、表面及附近安裝各種傳感器元件來測量荷載、環(huán)境和結(jié)構(gòu)等參數(shù)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)構(gòu)的行為、掌握結(jié)構(gòu)所承受荷載及所處環(huán)境狀況、探測和分析結(jié)構(gòu)損傷狀況及潛在風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 西部山區(qū)懸索橋檢測養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

根據(jù)西部山區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)和懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，西部山區(qū)懸索橋檢測養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵構(gòu)件有:隧道錨、主纜和吊索系統(tǒng)等。

4.2.1 隧道錨

1）表觀狀態(tài)檢查。錨室是否積水、漏油，內(nèi)墻、蓋頂有否開裂、滲漏，排水溝是否有污物堵塞;除濕設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。

2）結(jié)構(gòu)性病害檢查。錨室內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)是否有風(fēng)化，保護(hù)層剝落、露筋、鋼筋銹蝕等;錨桿與錨碇混凝土的接觸界面是否完好，錨桿是否有拔出、滑移跡象，有否沿錨桿滲水致使其銹蝕。

3）錨碇變位觀測。錨碇體的不均勻沉降利用健康監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測;而錨碇體的轉(zhuǎn)動則可采用預(yù)埋精密傾斜測量儀的方法，觀測錨碇體的縱、橫向位移和轉(zhuǎn)角。

4.2.2 主纜系統(tǒng)

1）表觀狀態(tài)檢查。以散索鞍為起點(diǎn)沿主纜全長檢查涂膜有無粉化、開裂、起泡、脫落、銹蝕和機(jī)械碰損。重點(diǎn)檢查主纜邊跨、中跨最低點(diǎn)索夾兩側(cè)、主鞍兩側(cè)部位有無進(jìn)水現(xiàn)象。

2）主纜內(nèi)力檢查。主纜內(nèi)力由健康監(jiān)測系統(tǒng)直接測定。

3）主纜線形檢查。主纜線形檢查實(shí)際上是檢測主纜跨度中間點(diǎn)高程，一般是測出各跨主纜跨度中間點(diǎn)頂面高程、再實(shí)測豎向纜徑后推算出主纜軸心高程。

4.2.3 吊索系統(tǒng)

1）表觀狀態(tài)檢查。檢查吊索系統(tǒng)各構(gòu)件防護(hù)涂裝油漆是否損壞、有銹蝕;吊索上下錨頭防腐層、下錨筒及密封蓋的密封、索夾之間直縫、索夾端部與主纜間環(huán)縫，以及耳板連接處的填封料是否完好。2）索夾滑移檢查。在主纜和索夾上分別做出相對明顯的標(biāo)記，每次定期檢查時(shí)須量測這兩個(gè)標(biāo)記之間的相對位移。3）索夾螺桿內(nèi)力檢查。檢查拉桿內(nèi)力前，應(yīng)首先檢查索夾是否沿主纜滑移［5］。4）吊索索力檢查。一般情況下，吊索索力檢查和主纜線形檢查同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)發(fā)現(xiàn)索夾有滑移跡象時(shí)，除立即檢查索夾內(nèi)力外，尚需進(jìn)行吊索內(nèi)力檢查。吊索索力檢查，由健康監(jiān)測系統(tǒng)直接測定。5）吊索斷絲及連接件裂紋檢查。a.索體鋼絲銹蝕斷絲檢查可借助專用設(shè)備，如纜索斷絲檢測儀。b.連接件裂紋檢查。

4.3 橋梁一般評定

橋梁一般評定包括綜合技術(shù)狀況評定和安全狀況評定。

綜合技術(shù)狀況評定按JTG/T H21-2011公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)橋梁技術(shù)狀況綜合評價(jià)方法進(jìn)行［6］。

安全狀況評定主要利用健康監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用層次分析模型，根據(jù)評定指標(biāo)將全橋及各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全狀況分為一級、二級、三級和四級，各級別分別表示結(jié)構(gòu)安全狀況處于“完好”或“良好”“較好”“較差”“差的”或“危險(xiǎn)”的狀態(tài)。

安全狀況評定為非強(qiáng)制性要求，橋梁管養(yǎng)單位根據(jù)所管轄橋梁狀況來確定是否評定，其評定結(jié)果供管養(yǎng)單位內(nèi)部參考，不作為橋梁鑒定的依據(jù)。

5 結(jié)語

貴州壩陵河大橋目前是國內(nèi)跨度最大的跨越山區(qū)峽谷的在役鋼桁梁懸索橋，一端連接隧道錨，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，是西部山區(qū)懸索橋的典型代表。以壩陵河大橋?yàn)檠芯繉ο?，介紹懸索橋檢測養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，可為西部山區(qū)同類型橋梁檢測養(yǎng)護(hù)提供參考。

此外，本橋建立了符合自身的電子化巡檢系統(tǒng)，規(guī)范了巡檢養(yǎng)護(hù)流程、加快了巡檢速度、確保了巡檢質(zhì)量;安裝了健康監(jiān)測系統(tǒng)，以積累結(jié)構(gòu)行為資料，并為識別結(jié)構(gòu)損傷和結(jié)構(gòu)整體安全性提供基礎(chǔ)資料。

［1］吳會軍，李玉剛.懸索橋的檢測及維修方法研究［J］.山西建筑，2008，34（6）：331-332.

［2］周孟波.懸索橋手冊［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［3］劉自明.橋梁工程養(yǎng)護(hù)與維修手冊［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［4］DB 32/T 1648-2010，大跨徑懸索橋和斜拉橋養(yǎng)護(hù)規(guī)范［S］.

［5］劉自明.懸索橋懸吊系統(tǒng)的檢查和養(yǎng)護(hù)維修［J］.橋梁建設(shè)，1999（3）：55-62.

［6］JTG/TH21-2011，公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［7］中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院.貴州壩陵河大橋管理養(yǎng)護(hù)維修手冊［Z］.2011.

Research on inspection and maintenance of suspension bridges in westmountainous areas

HU Hai-yang1WANG Jin-xia2LIXing-xin2

（1.Anshun Operation Management Center of Guizhou Highway Development Corporation，Anshun 561000，China; 2.Wuhan Bridge Science Research Institute Co.，Ltd of China Railway Bridge Bureau Group，Wuhan 430034，China）

Combining with the features of the suspension bridges in westmountainous areas，the study surveys the inspection andmaintenance of the suspension bridge in westmountainous areas，including the inspection classification，the gradation and theways and the generalevaluation by taking the Balinghe Bridge of Guizhou as the research object，so as to direct themaintenance and management of the bridge.

westmountainous area，suspension bridge，bridge inspection，healthy supervision system，electronic patrol system

U448.25

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.062

1009-6825（2012）18-0174-02

2012-03-12

胡海洋（1983-），男，工程師