V型刚构组合系杆拱桥的养护技术与要点

V型刚构组合系杆拱桥的养护技术与要点作者：习明星习卓摘要：桥梁养护是目前桥梁建设界的又一个热点．也是一个难题。本文列举了V型刚构组合系杆拱桥的养护思路及技术要点，对类似桥梁的管理与养护有一定的参考借鉴意义。我国桥梁建设水平已进入国际先进行列，但是目前我国桥梁建设领域普遍存在重建轻养现象。国家对此高度重视，出台了《公路桥涵养护规范》(JTGH11—2004)、《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99—2003)等系列规范，并提出了养护的经费列入桥梁运营管理的预算等专门措施来保证和提高桥梁养护管理的水平，以逐步形成养护的标准化、制度化。但每种桥型各有其特点，光靠这些是远远不够的，这就需要广大工程技术人员有针对性、创造性地应对。V型刚构组合系杆拱桥作为一种新颖结构，技术复杂。虽然结构在建成时已通过静动载试验的检验，但是在长期的运营过程中，因反复承受车轮的碾压磨耗、冲击，且遭受暴雨、冰雪、日晒、尘土等的侵蚀，桥梁结构的正常使用将受到一定的影响。天长日久某些不确定因素积累到一定程度需及时解决，否则将会影响桥梁结构的正常使用，缩短结构的使用寿命，严重的将会影响结构安全，因而桥梁的日常养护维修工作至关重要。1工程概况与养护任务1．1工程概况衢江大桥主桥为Y腿刚构系杆拱桥，主桥跨度为50m-I-120m+50m。边跨主梁与Y形主墩采用刚性连接，中跨为单拱肋系杆拱结构。拱肋采用钢箱拱，布置在桥中线，主拱线形采用二次抛物线，矢高21m，跨径100m，矢跨比1／4．76。中跨主梁两端通过牛腿支承在边跨主梁牛腿上，中间纵向每隔5m设1对吊杆，通过吊杆与拱肋相连。本桥吊杆采用的外防护套为热挤高密度聚乙烯的Φ7镀锌高强平行钢丝束斜拉索，每对吊杆由2根91Φ7高强度平行钢丝成品索构成，全桥共设17对，系杆索采用12—27Φ15．24高强度低松弛可换式环氧喷涂钢绞线，外挤PE护套。1．2养护任务该桥维修养护工作的中心任务就是坚持对桥梁进行日常检查及定期维修检测，及时修复损坏部分，保持桥梁结构良好。除此之外，本桥系杆和吊杆的使用寿命与维修养护工作的及时程度有密切关系。一般情况下，拉索的正常使用寿命约为15～20年，但如维修养护工作及时到位，可以延长其使用寿命，否则将缩短拉索的使用年限。维修养护工作应遵从“预防为主，防治结合，日常保养和综合维修相结合”的原则，确保桥梁结构完好，路面平整、整洁、美观，行车安全、舒适、畅通，具体任务如下。(1)检查是养护检修和病害整治的依据，检查工作要形成制度，专人执行。(2)维修及病害整治要有计划、有准备，技术及资金要落到实处。要制定并完善安全、质量保证及奖惩制度，以确保养护要求及国家和行业有关规范、规程、标准等能顺利全面贯彻执行，做到规范管理。(3)大桥管理机构应高效精干、得力，管理人员应该由一定数量和比例的技术人员和技术工人组成，专业涉及桥梁、测量、机械、电气等方面。(4)建立和不断充实、完善大桥工程技术档案系统，为大桥养护维修和安全评估提供依据。该系统包括大桥设计、施工、结构试验检测和养护维修、营运管理等。(5)最大限度地实现和延长桥梁的使用寿命，有计划地改善桥梁某些技术动态，提高桥梁的抗震、抗腐蚀能力。2评定标准与总体养护思路2．1设定评定标准为了对桥梁结构各部分进行技术状况评定，应设定一定的标准，以分类进行相应养护。2．2对应的养护思路一类结构：只需进行日常保养；二类结构：需小修；三类结构：需中、大修或局部加固；四类：需通过全面检测验算确定养护措施或加固改善。(1)小修。主要指对桥梁进行预防性保养和修补轻微损坏部分，即桥面清洁和小修与日常保养工作。小修工作由维修部门在年度小修保养定额经费内按月安排计划，是经常进行的工作。(2)中修。主要指拉索、钢结构的防腐及桥面修补，视定期的检查结果而定，由维修部门按年(季)度安排组织实施。(3)大修。工作内容为更换桥面铺装层，拉索严重锈蚀的处理或更换，桥跨结构的加固等。大修应由桥梁养护部门提出申请，报政府有关部门批准，必要时还应邀请专家论证。大修工作应请专业队伍进行，并于开始前，通过新闻媒体向社会公布，以免影响正常的交通秩序。大修工作应有监理工程师对质量、进度和费用进行综合监督管理。3检查与养护要点3．1下部结构(1)主桥基础均为摩擦群桩基础，故应做好沉降变位的观测工作。根据结构受力特点，须对主桥1、2号墩设置永久观测点，进行基础沉降及变位的观测。观测每6个月进行一次，若发现异常情况时必须进行连续观测，做好记录。每次观测完毕，将当前基础沉降观测值与以前观测结果进行比较，求出基础总的沉降量(以竣工观测值为起算点，主墩基础允许沉降1．5cm。)，并分析各墩沉降变位，特别是不均匀沉降对桥梁结构的影响，预测其发展趋势，做出对桥梁结构影响的科学评价。(2)定期对Y形墩身混凝土表面进行详细检查，查看是否出现裂纹、腐蚀或混凝土剥落。(3)对桥位处上、下游河道内的采砂活动要进行控制，严禁在桥梁上游100m、下游50m范围内进行采砂活动。3．2主桥箱梁影响混凝土结构耐久性的主要病害是混凝土开裂，从裂缝中侵入的水汽或有腐蚀作用的介质，将导致钢筋锈蚀、混凝土开裂剥落，故混凝土梁检查的重点是梁体混凝土的开裂情况。(1)检查的内容。①梁体混凝土是否出现或将要出现开裂、露筋或混凝土剥落及表面风化等病害。②主梁顶板特别是行车道部分的顶板是否出现裂纹、局部渗水等现象。③主梁纵向预应力锯齿块是否出现混凝土开裂或剥落，特别是预应力锚头和预应力弯起区段的混凝土。沿预应力筋的混凝土表面有无纵向裂纹。④在主梁上设置观测点，定期观测主梁的标高变化，有异常时测索力。(2)分析原因，处理病害。①露筋或混凝土剥落时，应将钢筋锈迹清除干净，把松动的混凝土凿除，如损坏面积不大，可用环氧树脂砂浆修补，如损坏面积较大，可立模重新浇筑混凝土或喷涂高标号水泥砂浆。②对于出现的裂缝，要找出原因，若因混凝土结构本身收缩、徐变引起轻度裂纹，可用环氧树脂进行封闭，阻止有害介质侵入。③对于结构受力变形引起的程度较重的裂纹，应通过计算，必要时请科研单位会同研究设计单位，提出加固措施，处理后再封填裂纹。3．3吊杆、系杆(1)定期进入主梁及拱肋箱内，对吊杆及系杆的锚固部位进行检查，查看锚头是否有松动、锈蚀和积水等异常现象。(2)外防护套的完整性，对划痕、擦伤等部位应及时采取热电烙熔予以修补，损伤较大时，应请制造厂或塑料专业人员修复。(3)高密度聚乙烯护套出现老化、脆裂、外套“哈夫”卡口、松裂等现象时，应立即采取措施修复，严重时提请更换。(4)通过检查吊杆下端锚垫板的出水口有无水流或水汽流出，判断吊杆下端防水密封装置的状态是否良好，否则应打开检查，予以修复或更换。(5)吊杆减震圈出现失效迹象时应及时予以更换，可检查斜拉索振动情况予以判断，若同一根吊杆在相同环境下振动逐渐剧烈，可打开密封盖详细检查。(6)检查系杆和吊杆的锚固螺母是否出现滑丝或松弛移位迹象，如有，应仔细检查锚固螺母，对出现质量问题的螺母予以及时更换。同时测定该索索力，若索力有明显异常波动，可推断该索出现断丝或疲劳松弛等破坏迹象，提请对该索进行全面检定，必要时予以更换。(7)检查索锚管是否出现裂纹或损伤，如有，应在及时做好保护索体不被损坏的情况下采用补焊等手段予以处理。(8)吊杆和系杆索力变化是衡量主桥是否处于正常运营状态的重要标志，通过对吊杆索力测试，为总体上评价主桥的技术状况提供依据，同时在一定程度上发现和反映吊索锚固系统、防护系统是否完好。索力测试可用频谱分析法进行，测试时，应对每根拉索进行测试，并记录当天气象条件及测试时的温度，测试完毕将所得值与设计值、施工监控值进行对比和分析。(9)吊杆、系杆的常规检查第1～2年为1次~2月，第3～5年可改为1次／季，以后为1次／半年；吊杆索力测量第1～2年为1次／半年，以后可改为1次／年。(10)吊杆、系杆的更换。主桥是由墩、梁、索组合而成的空间结构，为高次超静定结构，因此任一吊杆或系杆索力的变化都将导致整个结构内力和线形的改变，当索力降低值发生异常变化或出现严重锈蚀和断丝等情况时，须提请有关单位研究后，决定是否换索。①对结构进行评估：根据拉索技术状况评定标准及检查结果，经鉴定和评估，决定换索根数，并写出报告，交有关部门批准。②材料的选定：换索时尽可能选用同一性能材料。③换索方案：在测定营运过程中每束索力的基础上，通过设计单位计算，确定索力值和换索方案(顺序)。④确定换索施工方案：选好换索施工队伍后，由施工单位依据换索设计做出换索施工组织设计，上报大桥管理部门，经批准后，方能施工。⑤换索监控：换索是件工程大事，须经监理控制现场换索的质量、索力和线形的测定。⑥换索期间的交通控制：由于换索施工，大量的人员、机器、设备置于桥上，对桥上交通形成较大干扰。为保证桥梁结构、人员、车辆的安全，在施工期间必须设专人对交通进行管理和控制。施工准备工作时段应控制主桥双向单车道行驶。严禁超载、超车，并限制车速。换索时段及测定索力时段，应暂时中断交通。⑦验收：换索完成后，应进行全面检测(包括应力、线形及索力等)，经验收合格后，换索工作正式完成。3．4钢箱拱肋(1)对焊缝的检查。焊接在钢拱肋结构中起着重要的作用，应定期对拼接焊缝进行检查，同时还应检查拱内隔墙、加劲肋周围焊缝，观察有无裂纹产生。焊缝检查的方法如下。①目视法：观察焊缝及邻近漆膜状态，发现可疑处，将漆膜除净，用4～10倍放大镜观察。②硝酸酒精浸蚀法：将可疑处漆膜除净、打光、洗净(用丙酮或苯)，滴上浓度5％～10％的硝酸酒精(该浓度视钢材表面光洁度而定，光洁度高时，浓度宜低)浸蚀，如有裂纹即有褐色显示。③着色探伤法：将可疑处漆膜除净、打光、洗净，吹干后喷涂渗透液。隔5～10min，最长30min(时间根据光洁度和气温而定)后，用洗净液除去多余的渗透液，擦干。再喷涂显示液，在缺陷处即可显示红色形象。④若发现裂纹，须进一步由专业检测人员，使用专用仪器测定裂纹深度与性质，会同专家及设计人员共同分析，研究解决。(2)钢拱肋的防腐涂装养护，分为维护性涂装和重新涂装两类。以下前3类属于维护性涂装，而符合后2类的应该按规定清理后重新涂装。①涂层局部锈蚀，锈蚀处用手工清理，清理好的钢表面涂与原涂装体系相同的底漆、中间漆、面漆，新、旧涂层间应有一定过渡段。②底漆涂层完整，附着力良好，钢梁无锈蚀时，可清除旧涂层污垢、粉化物，并经过打磨处理，然后覆盖面漆2道。③涂层同上述情况，有小于1％面积的针状锈蚀时，可清除粉化层，锈蚀处用手工工具清理。涂底漆2道，然后全部涂面漆2道。④涂层有大于5％的局部锈蚀。⑤涂层露底漆、龟裂、剥落、起泡和吐锈等面积超过50％。(3)钢拱肋线形观测：观测数据是衡量钢拱肋是否正常工作的重要参数，要建立定期观测制度。(4)钢拱肋常规检查第1～2年为1次／半年，以后可改为1次／年。3．5支座(1)支座检查。检查次数或每次检查时间，根据具体检查情况确定，但检查时必须详细、全面。①支座位置是否正确，上、下摆锚固螺栓有无松动、变形或剪坏。②支座处是否堆有杂物，并及时予以清除。③活动支座的滑移面是否平顺、密贴、灵活。④各支座处是否有积水、锈蚀迹象。(2)支座的维修。①各部分保持完整、清洁。活动面清除垃圾后涂一薄层润滑油，以保持滑动自如。．②如锈蚀应除锈(用钢丝刷)后，重新油漆。橡胶老化、变形、破裂应更换。③支座钢构件如有翘曲、扭曲、断裂、变形等现象应及时修复或更换，螺栓松动应及时紧固。④若支座承压不均匀或走移偏位时，应及时调整。支座上、下部结构承压区出现裂纹、破损及变形应及时加固修复。4其他注意事项(1)日常管理和检查对桥梁的维修养护尤为重要，它可及时避免一般缺陷发展成严重病害，同时在长期的检查中积累大量详细的资料，为以后的维修工作提供翔实的依据，故必须认真制定检查规程，对各项目轮流进行管理和检查，详细地填写《日常管理检查记录》，并存档保存。对检查中发现的问题及时处理，确保桥梁的正常营运。(2)设专人对衢江大桥的技术资料按国家科技档案管理办法进行管理。技术资料主要包括：全套设计文件、竣工文件(含各设计变更)、技术总结、有关