■吳文生

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司泉州管理分公司，泉州 362000）

1 引言

隨著中國(guó)鋼材產(chǎn)量的提高，鋼結(jié)構(gòu)加工與制造技術(shù)的發(fā)展，鋼橋的建造數(shù)量在不斷地增加[1]。福建省擁有長(zhǎng)達(dá)3751.5km的陸地海岸線，沿海島嶼達(dá)1500多個(gè)，江河水系發(fā)達(dá)。近年來新建的跨江、跨海橋梁，鋼箱梁因其抗扭性能好、施工速度快、現(xiàn)場(chǎng)拼裝方便、自重小、跨越能力大等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛運(yùn)用。

大橋建成之后，在漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，大橋養(yǎng)護(hù)工作是維持橋梁營(yíng)運(yùn)安全的重要保障。福建省在鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)起步較晚，已建成的大跨徑鋼結(jié)構(gòu)有廈門海滄大橋、廈漳跨海大橋、泉州灣跨海大橋、瑯岐閩江大橋等。在海洋環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)橋梁的養(yǎng)護(hù)缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備。本文作者將結(jié)合泉州灣跨海大橋主橋近年的養(yǎng)護(hù)定期檢查結(jié)果，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)病害進(jìn)行總結(jié)，病害成因分析，為福建省海洋環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)橋梁營(yíng)運(yùn)期養(yǎng)護(hù)工作積累經(jīng)驗(yàn)。

2 項(xiàng)目概況

泉州灣大橋路線主線全長(zhǎng)26.67km。項(xiàng)目主體工程泉州灣跨海大橋，橋長(zhǎng) 12.45km。通航主橋（70＋130＋400＋130＋70m）雙塔分幅組合梁斜拉橋。橋面位于R=20000m、切線長(zhǎng)T=400m、外矢距E=4m的圓弧豎曲線上，最大縱坡為2%。頂板設(shè)2%單向橫坡，主梁底板保持水平。大橋于2012年1月10日開工建設(shè)，2015年5月12日完成交工驗(yàn)收，正式通車運(yùn)營(yíng)。主橋橋型布置圖如圖1所示，大橋建成整體如圖2所示。

主梁采用分幅型式，單幅主梁為抗風(fēng)性能好、造型美觀的PK式流線形扁平組合梁，除索塔處主梁外，兩側(cè)均設(shè)置風(fēng)嘴。兩幅梁全寬56.49m（含風(fēng)嘴），單幅梁含風(fēng)嘴寬27.41m（含風(fēng)嘴）、不含風(fēng)嘴頂板寬23.85m，梁高3.5m（單幅箱梁中心線處），其中鋼梁中心線處梁高3.1m。主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖如圖3所示。斜拉索采用抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1670MPa平行鋼絲斜拉索。全橋共288根斜拉索。

圖1 主橋橋型布置圖

圖2 泉州灣跨海大橋主橋照片

圖3 主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

3 營(yíng)運(yùn)期間鋼結(jié)構(gòu)橋梁養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)

根據(jù)規(guī)范[2-3]的相關(guān)要求，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)橋梁營(yíng)運(yùn)期間養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)整理匯于表1。

4 營(yíng)運(yùn)期間橋梁病害檢查結(jié)果及成因分析

2017年，泉州灣跨海大橋進(jìn)行了通車后兩年的定期檢查。相關(guān)檢測(cè)單位對(duì)斜拉鋼箱梁主橋進(jìn)行了詳細(xì)的外觀檢查。本文匯總大橋的定期檢查情況，并對(duì)主橋病害進(jìn)行成因分析。

表1 鋼結(jié)構(gòu)橋梁營(yíng)運(yùn)期間養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)

4.1 橋梁病害檢查結(jié)果

（1）主橋鋼-混凝土組合梁結(jié)構(gòu)主要存在的病害情況見表2。典型病害照片如圖4～圖5所示。

表2 主橋鋼-混凝土組合梁主要病害情況匯總表

圖4 箱梁內(nèi)部混凝土頂板斜向裂縫

圖5 箱梁內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)焊縫銹蝕

（2）斜拉索系統(tǒng)主要存在的病害情況

本次對(duì)全橋全部斜拉索進(jìn)行檢查，斜拉索護(hù)套存在5處劃痕，將軍帽螺栓多處銹蝕，并有13處拼縫開裂現(xiàn)象，索塔鋼錨梁連接螺桿存在27處缺失。錨頭與錨拉板基本無破損。典型病害照片如圖6～圖7所示。

圖6 斜拉索護(hù)套劃痕

圖7 南塔右柱第17排1號(hào)錨頭螺桿缺失

（3）索塔主要存在的病害情況

本次對(duì)橋塔及橫梁內(nèi)表面包括塔冠、上塔柱（左、中、右肢）、上橫梁（包括天窗）、中塔柱（左、中、右肢）、下橫梁、下塔柱（左、中、右肢）的內(nèi)表面及塔柱內(nèi)隔板的頂?shù)酌孢M(jìn)行檢查，檢查結(jié)果匯總見表3。典型病害照片如圖8～圖9所示。

表3 主橋索塔主要病害情況匯總表

（4）索力測(cè)試結(jié)果

用環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)法測(cè)定斜拉索的索力。實(shí)測(cè)索力分布如圖10所示。本期實(shí)測(cè)索力和設(shè)計(jì)的索力比較，基本相對(duì)誤差在±10%內(nèi)。

4.2 病害成因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，對(duì)典型病害進(jìn)行成因分析，為養(yǎng)護(hù)措施的開展提供針對(duì)性的方向。病害產(chǎn)生可能原因分析：

圖8 豎向裂縫

圖9 混凝土網(wǎng)裂

圖10 右幅外側(cè)索面索力分布圖

（1）索塔豎向裂縫

調(diào)查泉州灣大橋交工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告發(fā)現(xiàn)，交工時(shí)就存在較多豎向裂縫，最可能導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的原因是變形荷載引起。首先，混凝土在澆注過程水化熱作用下，內(nèi)部升溫很大，外表面混凝土降溫較快，由于壁表面和中心之間水化熱的不均勻降溫和不均勻收縮將引起顯著的自約束應(yīng)力；另外，橋塔是一個(gè)“回”字形箱體結(jié)構(gòu)，由于混凝土材料傳熱性質(zhì)和橋塔的壁厚原因，在周期性溫差（日溫差）作用下，會(huì)出現(xiàn)傳熱及熱應(yīng)力的“滯后”現(xiàn)象，塔外溫度變化較塔內(nèi)溫度變化明顯，容易形成箱形截面塔體內(nèi)外側(cè)不均勻的溫差與收縮差，引起彎曲應(yīng)力，其與自約束應(yīng)力兩者疊加，可能會(huì)導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

（2）主梁存在少量橋面板縱向裂縫、斜向裂縫

鋼-混凝土組合梁是通過抗剪連接件將鋼梁與混凝土橋面板連接起來，共同承受外部作用、協(xié)調(diào)變形的梁。鋼-混凝土組合梁混凝土橋面板由于材料熱惰性不同受到抗剪連接件的縱向剪力作用會(huì)發(fā)生縱向開裂的現(xiàn)象。另外混凝土自身的收縮徐變也是橋面板裂縫的主要原因之一。

（3）主梁局部存在銹蝕的跡象

銹蝕發(fā)生的直接原因是鋼材長(zhǎng)期暴露于潮濕的空氣中引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生銹蝕的間接原因是箱內(nèi)空氣濕度較大，空氣濕度較大的原因有：

①檢測(cè)發(fā)現(xiàn)箱內(nèi)有積水現(xiàn)象，橋面板有滲水痕跡；

②箱梁門未密封甚至敞開；

③箱梁內(nèi)除濕系統(tǒng)未能正常運(yùn)行，不能及時(shí)降低空氣濕度。

5 檢查結(jié)果對(duì)養(yǎng)護(hù)工作的啟示

（1）由于在海洋環(huán)境下，高鹽、高濕度的因素會(huì)促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的腐蝕發(fā)展，養(yǎng)護(hù)工作要以結(jié)構(gòu)的抗腐蝕保護(hù)措施的完整性、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和現(xiàn)場(chǎng)焊接部位作為日常養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)項(xiàng)目。

（2）及時(shí)對(duì)已發(fā)現(xiàn)的病害情況進(jìn)行整改，按照修復(fù)規(guī)范，開展病害修復(fù)工作，特別是在如何做到耐腐蝕的修復(fù)是關(guān)鍵。

（3）針對(duì)檢查結(jié)果，編制泉州灣跨海大橋養(yǎng)護(hù)手冊(cè)，對(duì)可能長(zhǎng)期存在的病害要開展針對(duì)性的檢查養(yǎng)護(hù)工作。

（4）由于泉州灣跨海大橋目前運(yùn)營(yíng)時(shí)間較短，鋼結(jié)構(gòu)部位疲勞病害尚未表現(xiàn)。本文結(jié)合其它同類型橋梁的長(zhǎng)期病害檢查結(jié)果，作為未來養(yǎng)護(hù)工作開展過程中需要加強(qiáng)檢查和管理養(yǎng)護(hù)的地方。

6 結(jié)語

（1）“建橋難，養(yǎng)橋更難”。特別是在高鹽、高濕惡劣海洋環(huán)境下，作為一項(xiàng)投入巨大的橋梁工程，養(yǎng)護(hù)管理部門應(yīng)該以高度的責(zé)任心來養(yǎng)護(hù)、維持橋梁營(yíng)運(yùn)期間的狀態(tài)，保障橋梁的安全性。

（2）管理養(yǎng)護(hù)者在日常管理養(yǎng)護(hù)中學(xué)習(xí)、吸取經(jīng)驗(yàn)，特別是針對(duì)海洋環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)部位的檢查，在日常養(yǎng)護(hù)中要作為重點(diǎn)。

（3）收集至交工驗(yàn)收以來的鋼結(jié)構(gòu)病害檢查數(shù)據(jù)，對(duì)病害歷年發(fā)展情況進(jìn)行總結(jié)分析，對(duì)有延續(xù)性的發(fā)展病害作為下一次周期性檢查的關(guān)注重點(diǎn)。

（4）目前部分橋梁的損壞是有養(yǎng)護(hù)不到位引起的，需要對(duì)養(yǎng)護(hù)工作者敲響警鐘，現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)過程中，對(duì)疲勞裂紋的檢測(cè)及處理要及時(shí)。