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        鋼管混凝土系桿拱橋的養(yǎng)護(hù)分析

        2013-04-17 16:49:40潘禮中
        交通運輸研究 2013年5期
        關(guān)鍵詞:系桿吊桿拱橋

        潘禮中

        (馬鞍山市市政管理處,安徽 馬鞍山 243000)

        0 引言

        系桿拱橋具有許多優(yōu)越性,它不僅結(jié)構(gòu)合理、受力明確、豎向剛度大,無論地基情況如何,在全國各地均能建造,甚至在高速鐵路上也被采用。這種橋型不但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價低廉,同時橋型美觀,反映出力與美的統(tǒng)一,結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的統(tǒng)一,有不少已經(jīng)建成的梁(包括變截面連續(xù)梁)拱組合的橋梁,已成為城市的標(biāo)志性建筑,增加了城市的景觀效應(yīng)。與變截面連續(xù)梁橋相比,系桿拱橋跨中截面的建筑高度可比連續(xù)梁橋降低20%~30%左右,可以縮短引橋長度,降低橋梁的總造價。隨著我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展速度的加快、越來越多鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建成,鋼結(jié)構(gòu)橋梁的養(yǎng)護(hù)已成為一個重大課題。

        1 鋼管混凝土系桿拱橋的構(gòu)造特點

        鋼管混凝土系桿拱橋的拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu),管內(nèi)灌注混凝土。為避免拱腳部位受到汽車意外撞擊,在拱腳段多采用實心混凝土拱肋。拱橋吊桿采用高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲,冷鑄鐓頭錨具,熱擠PE防護(hù)。吊桿上端固定于拱肋,下端固定于梁底。為避免人為因素對吊桿的損壞,吊桿下端應(yīng)安裝有鋼護(hù)管,管下安裝有減振圈。系桿為此類橋的關(guān)鍵部件,采用鋼絞線體外索,由防銹油脂與熱擠PE雙層防護(hù)。兩端采用專用體外索錨具,有夾片放松裝置,外加防護(hù)罩,錨下有一段鋼管。系桿束是主橋的“生命”之索,除防撞護(hù)墻可防止汽車翻入外,還沿系桿全長設(shè)有兩層保護(hù)。第一層是鋼筋混凝土π形保護(hù)板,第二層是鋼箱。主橋縱、橫梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

        2 鋼管混凝土系桿拱橋養(yǎng)護(hù)的重要性

        鋼橋面板由于其自重輕、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢,在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建造中備受青睞。但也有明顯的缺點,例如,焊接工作量大,施工要求高。直接承受車輪荷載,疲勞問題突出等,而且一旦鋼橋面板開裂,則其剛度降低,導(dǎo)致鋪裝更難進(jìn)行,造成車輛對鋼橋面板的沖擊加大,這樣將形成一個“破壞→修復(fù)→再破壞→再修復(fù)”的惡性循環(huán),這對大橋的壽命是一個極大的隱患。因此,需要建立“橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計→施工→養(yǎng)護(hù)”的系統(tǒng)工程觀念,在設(shè)計之初就要將養(yǎng)護(hù)工作考慮在內(nèi)。相反,如果不注意養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng),將會大大縮短橋梁的使用壽命,甚至造成橋毀人亡的嚴(yán)重后果。

        在國外,特別是英美等西方發(fā)達(dá)國家,橋梁的養(yǎng)護(hù)、健康檢測和修補(bǔ)加固在橋梁領(lǐng)域占主導(dǎo)地位,他們投入了大量的人力物力對橋梁的養(yǎng)護(hù)和健康檢測進(jìn)行研究,業(yè)已形成較完善的橋梁養(yǎng)護(hù)制度。特別是大型橋梁,由于其重要地位和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)受力形式,根據(jù)環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)特點,對每座橋梁都建立了專門的技術(shù)檔案、養(yǎng)護(hù)制度和健康檢測體系,以科學(xué)的方法準(zhǔn)確把握橋梁的工作狀態(tài),對可能出現(xiàn)的隱患及時的預(yù)報和評估,及早采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊鈽蛄旱膰?yán)重?fù)p害,延長橋梁的使用壽命,以確保橋梁的安全運營。目前,國內(nèi)橋梁的養(yǎng)護(hù)十分薄弱,大部分中、小型橋梁基本上沒有進(jìn)行養(yǎng)護(hù),即使對大型橋梁,其養(yǎng)護(hù)也存在著很大的盲目性,缺少采用定期檢查和養(yǎng)護(hù)的制度,更沒有對橋梁的工作狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)控,一般僅當(dāng)外觀發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的問題時才修修補(bǔ)補(bǔ)。對于大型橋梁,缺乏系統(tǒng)科學(xué)的保養(yǎng)制度將會顯著縮短橋梁的使用壽命,甚至導(dǎo)致重大安全事故的發(fā)生。隨著時間的推移,由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng),又加上氣候的原因,目前我國一些正在使用的橋梁已經(jīng)出現(xiàn)病害,給橋梁的安全運營帶來隱患。

        3 鋼管混凝土系桿拱橋的養(yǎng)護(hù)對策

        3.1 鋼管混凝土拱肋的養(yǎng)護(hù)

        對鋼管混凝土拱肋(含腹桿及橫向聯(lián)結(jié)系)的養(yǎng)護(hù)工作主要包括下列內(nèi)容。

        3.1.1 保持焊接的正常狀態(tài)。當(dāng)焊縫承受與其方向垂直的交變荷載時,在焊接缺陷及局部應(yīng)力集中處均易誘發(fā)疲勞裂紋。該裂紋一旦形成,在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用下,裂紋迅速擴(kuò)展。如不及時修復(fù),會引起嚴(yán)重后果。因此,對拱肋的焊接部位應(yīng)注意保持焊接的正常狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)橋梁在使用過程中焊接處有異常情況,應(yīng)注意分析裂縫發(fā)生原因,及時處理。

        3.1.2 當(dāng)拱肋出現(xiàn)裂縫后,應(yīng)由專業(yè)技術(shù)焊工及時用手電鉆在裂紋端鉆一直徑2~3mm的圓孔,阻止裂紋的擴(kuò)展,然后用碳弧氣刨清除裂紋部位。裂紋清除后,用砂輪打磨干凈,預(yù)熱后用CO2保護(hù)焊修復(fù)。修復(fù)完畢應(yīng)進(jìn)行無損檢查,確認(rèn)焊縫缺陷不復(fù)存在,否則應(yīng)重新修補(bǔ)。焊縫修補(bǔ)次數(shù)一般不應(yīng)超過兩次。修復(fù)工作進(jìn)行前,應(yīng)制定相應(yīng)修補(bǔ)方案及焊接修復(fù)工藝,焊接工藝應(yīng)進(jìn)行必要的測試與評定。對重要部位焊縫修復(fù),應(yīng)征得有關(guān)專家認(rèn)可后方可實施。

        3.1.3 日常檢查過程中,若發(fā)現(xiàn)拱肋涂層有TB/T2486標(biāo)準(zhǔn)所列的涂膜劣化等級在2級以上的漆膜損壞,應(yīng)及時處理。

        3.1.4 在確定鋼管混凝土的管內(nèi)有空洞或離析時可先鉆孔注入環(huán)氧樹脂、水泥砂漿后再封閉鉆孔。

        3.1.5 主梁的撓度值出現(xiàn)異常時要及時限制交通,并應(yīng)查明原因,委托設(shè)計部門計算,采取措施進(jìn)行處理。

        3.2 拱座的養(yǎng)護(hù)

        3.2.1 在拱座與裸露的鋼管混凝土交界段以上露出的鋼管表面,若涂層出現(xiàn)褶皺、龜裂,在排除涂層質(zhì)量、氣溫、老化等原因外,宜再將包裹混凝土向上延長。

        3.2.2 若拱座的外包混凝土出現(xiàn)褶皺、龜裂、裂紋,當(dāng)無明顯變形時,可暫用水泥砂漿涂抹,加強(qiáng)觀察,分析原因。待穩(wěn)定后再根據(jù)情況進(jìn)行修復(fù)(如壓漿,封閉或鑿除裂損部分進(jìn)行修復(fù))。

        3.2.3 對拱座處的積水要及時排除,保持清潔干燥。

        3.2.4 每年冬夏來臨之前,對裸管段與有外包混凝土的管段交界處要涂厚油脂。

        3.3 吊桿及錨具的養(yǎng)護(hù)

        3.3.1 吊桿涉及橋梁的耐久性和承載能力。吊桿的養(yǎng)護(hù)是鋼管混凝土拱橋養(yǎng)護(hù)工作的重點。吊桿養(yǎng)護(hù)的重點部位是上、下錨頭處。

        3.3.2 冷鑄錨頭和螺栓是暴露在大氣中的,要注意防水防銹,絲扣部分應(yīng)經(jīng)常涂潤滑油防腐。應(yīng)定期對吊索系統(tǒng)涂漆防銹,補(bǔ)刷防銹漆。吊桿兩端錨固處及錨頭、吊桿出口密封處、防護(hù)套等部位,發(fā)現(xiàn)有損壞時,應(yīng)及時處治。

        3.3.3 當(dāng)錨頭發(fā)現(xiàn)裂縫或破損,應(yīng)更換該吊桿。

        3.4 系桿及防護(hù)板的養(yǎng)護(hù)維修

        吊桿、系桿為鋼管混凝土系桿拱橋的關(guān)鍵部件,為養(yǎng)護(hù)至重點。特別是系桿,是鋼管混凝土系桿拱橋的“生命之索”,鋼筋銹蝕已成為影響結(jié)構(gòu)使用壽命和安全的主要因素之一。特別是目前設(shè)計中采用的高強(qiáng)度材料,橋梁設(shè)計時是在材料無缺陷前提下進(jìn)行的設(shè)計,這些材料如果有0.02mm的壓痕,即為材料缺口,局部缺口處應(yīng)力將大大增加,0.05mm壓痕為肉眼可見的腐蝕坑,就會大大影響結(jié)構(gòu)的承載力。因此,系桿要避免橫向沖擊,注意防水、防銹。在鋼管及防護(hù)罩內(nèi)均應(yīng)壓注防銹油脂作防護(hù)。發(fā)現(xiàn)系桿及防護(hù)板損壞應(yīng)及時處理。如發(fā)現(xiàn)油脂滲漏,應(yīng)補(bǔ)注防銹油脂,并找出滲漏部位,加以堵塞。對系桿錨頭、錨板防護(hù)罩、滾珠軸承等應(yīng)使其保持在完好狀態(tài)。混凝土防護(hù)板裂縫寬度超過0.2mm者應(yīng)壓漿修補(bǔ)。

        3.5 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土梁的養(yǎng)護(hù)

        在檢查中若發(fā)現(xiàn)混凝土有開裂現(xiàn)象,應(yīng)注意觀察其發(fā)展情況。待穩(wěn)定后,再根據(jù)開裂情況,進(jìn)行修復(fù)。如裂縫發(fā)展嚴(yán)重時,應(yīng)查明原因,咨詢專家、委托設(shè)計或科研單位,采取加固處理措施。若發(fā)現(xiàn)混凝土有露筋、剝落等現(xiàn)象,應(yīng)及時修補(bǔ)。

        4 結(jié)語

        鋼管混凝土系桿拱橋,作為一種新型橋梁,國內(nèi)目前尚未出臺關(guān)于該類橋梁完整的設(shè)計規(guī)范,更無成熟的使用和養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗可供借鑒。如何對這些已建橋梁進(jìn)行規(guī)范化管理、及時進(jìn)行檢查與養(yǎng)護(hù)維修工作,最大限度地延長橋梁的使用壽命已成為必須面臨的新課題。因此,有必要對鋼管混凝土系桿拱橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究,以便有計劃地改善此類橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài),確保橋梁的安全運營,最大限度地延長橋梁的使用壽命。

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