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1、长大缆索体系桥梁的管养技术胡斌 中交公路规划设计院有限公司交交 融融 天天 下下 建建 者者 无无 疆疆Contents目 录管养现状典型病害特殊检查管理要点1 管养现状1.1 桥梁管养的必要性年均增长超过4，总数75.71万座n服役老龄化，使用条件恶化n病害问题突出，安全事故多技技 术术 状状 况况缆索缆索 体系体系 桥梁桥梁养护经验少易损构件多易损构件多1 管养现状 拉索钢丝 拉索锚头 锚锭预应力隐蔽部位 索塔 梁底高耸区域 钢结构疲劳热点 支座滑板 拉索锚头密封区细微部位 拉索阻尼 索夹螺杆力隐含参数养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1.2 缆索体系桥梁养护难度
2、大养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1.2 缆索体系桥梁养护难度大1 大养护体系减振器阻尼器拉索钢箱梁 疲劳易 发区大位移 伸缩缝大吨位 支座钢桥面 铺装养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1 大养护体系维修措施维修措施周期周期更换拉索1020更换大位移伸缩缝1015更换大吨位支座1015更换钢桥面铺装58更换阻尼器1015更换减振器10151.2 缆索体系桥梁养护难度大根据测算，缆索体系桥梁前10年养 护费用每年约为总造价的0.5%，1020 年养护费用每年约为总造价的0.8%， 2030年的养护费用每年约为总造价的 1%。一座450米的叠合
3、梁斜拉桥，30年 总养护费用约2.5亿。养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少n 由于缆索体系公路桥梁在我国大规模建设仅有20年时间。无论是高校还是企业培养的桥梁管养人才都主要针对中小型常规桥梁。这导致行业内对缆索体系桥梁的养护能力与缆索体系桥梁的养护需求相比，有较大差距。1 大养护体系1.2 缆索体系桥梁养护难度大养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少n由于为缆索体系桥梁结构形式千差万别，其养护工作的归纳总结工作需要较长时间的积累。各交通主管部门或管养单位自行编制的管理办法、养护手册、应急预案等针对性不足，尚不能很好的指导养护工作。1 大养护体系公
4、路桥涵养护 规范公路桥梁技术 状况评定标准公路桥梁承载 能力检测评定规 程1.2 缆索体系桥梁养护难度大养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1 大养护体系拉索检修技术要 求高钢箱梁 检修钢桥面 铺装处 治支座、 伸缩缝 维护及 更换阻尼器 减振器 的维护1.2 缆索体系桥梁养护难度大Contents目 录管养现状典型病害特殊检查管理要点2.1 斜拉索护套破坏2 典型病害病害成因 较早设计的斜拉桥的 斜拉索采用单层护套， 较易老化，直至断裂。 斜拉索在运输和安装 过程中，造成了护套 的局部损伤，老化后， 易在此处形成老化和 断裂点。 建议按照最新的设计理念， 采用双层PE
5、 的设计方案。设计 注意在运输和安装过程中， 对护套的保护。如发现PE 破损现象，在施工期就应及 时修补。施工 应经常检查斜拉索护套，对 有缺陷的部位及时采取修补 措施，以防病害扩大导致护 套断裂。养护病害预防建议2.2 索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害销铰式连接通常： n 平行钢丝吊索 n 索夹上下半合 n 螺杆竖向布置 n 上端张拉通常情况下，销铰 式索夹多采用平行 钢丝吊索，上下半 合的形式，这有利 于运营期检测张拉， 也有采用左右半合 的布置形式。骑跨式连接通常： n 钢丝绳吊索 n 索夹左右半合 n 螺杆水平布置通常情况下，骑跨 式索夹多采用钢丝 绳吊索，左右半合 的形式，螺杆水平
6、布置。也有采用上 下半合，螺杆竖向 布置的形式，这样 对后期张拉有利。索夹抗滑移是索夹重要的设计控制因素，通常情况下， 在设计张拉力降低至70%时，索夹仍能保证不小于3.0的 安全系数。这通常作为运营期检测补张拉的标准。2.2 索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害索夹滑移是一种几乎不可 恢复的病害，导致结构内 力重分配，桥面线形变化 等；雨水进入主缆内，导 致钢丝锈蚀；时间上具有 发散性，严重影响结构总 体性能和主缆耐久性能。2.2 索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害 主缆镀锌层的蠕动，使主缆截面变化； 螺栓材料时效松弛； 主缆受力变细； 索夹受力变形； 荷载变化使主缆内钢丝排列变化； 主缆索股缠包
7、带的变形影响； 索夹和主缆的温差。索夹滑移的原因：螺杆力损失2.2 索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害很多悬索桥设计并没有认识到前述客观原因，附属设施遮挡了近半数量的 螺杆，造成运营期检测和补张困难，有的把张拉端设置在下端，上端长度 过小，不具备检测和张拉条件，检测和补张需要检修平台配合，十分繁琐。 施工中的主观原因直接造成了初始缺陷，张拉次数不足，张拉缺少检测手 段，都造成了一定的运营风险。主观原因2.3 主缆腐蚀2 典型病害使用10年使用30年使用40年2.3 主缆腐蚀2 典型病害主缆除 湿防腐 体系主缆密封缠包带密封剂缠丝干空气制 备除湿洁净加压控温干空气输 送分配调节远距离输 送主缆进气
8、主缆排气控制与监 测设备监测进排气监 测远程监控统计分析2.4 拉索及吊杆腐蚀2 典型病害拉索系统一般采用平行钢丝或钢绞线方案。根据对国内20余座斜拉桥的调研， 斜拉索的使用寿命一般在1015年。远低于设计预期寿命。斜拉索换索一般是由于腐 蚀导致的。PE破损、锚头密封失效2.5 拉索或吊杆的振动2 典型病害病害处治建议病害处治建议n 对于未设置螺旋线或坑点的斜拉索，发生风雨振时刻重新补设螺旋线。n 对因为阻尼器损坏导致振动超限的斜拉索，应及时对阻尼器进行维修，必要时进行更换。n 对于未设置阻尼器而发生振动超限的斜拉索，可增设内置或外置式阻尼器。拉索振动会导致钢丝疲劳、防水失效，影响拉索使用寿命
9、。2.6 锚锭渗水典型病害悬索桥锚碇渗水是较为普遍的病害，一方面直接影 响混凝土结构的耐久性，更重要的是，潮湿的环境对锚 室内部的锚跨索股、散索鞍等钢结构的耐久性构成了威 胁。悬索桥锚碇渗水一般有以下几方面原因： 锚碇体混凝土开裂，雨水直接通过裂缝渗入。 对于埋入地下的锚碇体，由于地质情况的复杂， 建设时锚体周边的水流通道未封闭到位，或者由 于时间较长，封闭的压浆和锚体周边防水层破坏， 导致水分自混凝土裂隙渗入锚碇。 主缆与锚室相交处，密封不严实，导致渗水。 锚碇锚室为开放式，雨水直接飘入或流入。2.6 锚锭渗水2 典型病害止水帷幕锚锭 止水堵降排渗水区域地表硬化处理。通过在锚室外围周边做止
10、水帷幕，通过帷幕主动增加地下水渗流路 径，降低水力坡降，以此来减小地下水渗 透压力，减少向锚碇周边的渗水量。2.6锚锭渗水2 典型病害锚锭 止水堵降排排水主要指通过排水廊道及排水幕排出锚 碇周围地下水，降低渗水压力。排水廊道西岸锚碇排水廊道排水幕排水幕2.6 锚锭渗水2 典型病害锚锭 止水堵降排通过锚碇周围设置井点降水系统，将积聚 在锚碇周围的地下水抽出地表；井点降水方案2.7 钢箱梁正交异性板疲劳开裂2 典型病害钢箱梁是大跨径缆索体系桥梁最常用的主梁形式之一。但正交异性板的开裂问题较为突出。在调研的15座具有正交异性钢桥面板的悬吊体系桥梁中，有11座桥存在不同程度的桥面板开裂情况，占抽检的该
11、型桥梁总数的73.3%。疲劳裂纹原因受力原因构造细节汽车超载2.7 钢箱梁正交异性板疲劳开裂典型病害U肋纵向焊缝裂纹（焊根处）U肋纵向焊缝裂纹（焊趾处）U肋母材裂纹处治2.8 钢箱梁正交异性板疲劳开裂2.8 叠合梁桥面板渗水2 典型病害病害成因 混凝土收缩导致桥面 板开裂 作用的车辆荷载过大 横梁顶负弯矩引起开 裂 桥面排水不畅引起积 水 病害照片 通过纵向预应力和顶升预压 增加桥面板的压应力。设计 保证设计纵坡；混凝土应浇 捣密实；保障铺装防水层的 施工；预制桥面板应存放一 段时间，减少收缩。施工 现浇带选用收缩较小的混凝 土材料材料 加强排水系统的维护，保证 畅通。养护病害处治建议病害处治
12、建议 n 若混凝土桥面板小范围开裂，应先去掉相应位置的桥面铺装层，再将开裂部分及周围一个板厚范 围内的混凝土凿除，用高强度等级微膨胀混凝土填补； n 若混凝土桥面板大范围开裂，可参照原桥的施工工艺，采用更换预制板或重新浇筑混凝土（混凝 土桥面板现浇带）的方法。 n 在钢梁顶面增设剪力键，加强桥面板与钢梁的整体性，这种方法可与以上方法联合使用。病害预防建议Contents目 录管养现状典型病害特殊检查管理要点3.1 缆索系统专项检查3 特殊检查1、环向切开主缆 涂装及缠丝2、定位安装观 察窗3、观察窗密封主缆观察窗3.1缆索系统专项检查主缆螺杆螺杆索 夹螺 母螺杆顶端螺 母FF12L3螺杆端部长
13、L螺杆端部长L21超声波探头实实测测数数据据拟拟合合趋趋势势线线斜斜率率突突变变点点f fi i( (吨吨）l li i- -l l0 0( (m mm m) )索夹螺杆预紧力3 特殊检查3.1 缆索系统专项检查断丝检查3 特殊检查3.4 缆索系统专项检查桥梁检查锚头检查3.1 缆索系统专项检查斜拉索PE检查3 特殊检查3.2 高耸结构检查高清摄像3 特殊检查3.2 高耸结构检查挂篮检查3 特殊检查3.2 高耸结构检查挂篮检查国内混凝土斜拉桥梁底检查车几乎都没 有安装，需要后补。3 特殊检查3.2 高耸结构检查无人机3 特殊检查3.3钢管拱脱空检查敲击法图中实心圆圈代表敲击点完全脱空，半实心圆
14、圈代表敲击点半脱空，空心圆圈 代表敲击点未脱空。3 特殊检查3.3钢管拱脱空检查超声法3 特殊检查3.4 水下探摸3 特殊检查3.5支座反力测试3 特殊检查Contents目 录管养现状典型病害特殊检查管理要点4.1 管养理念4 管理要点传统的桥梁养护主要是指桥梁的检查和保养。广义的桥梁养护概念是指为保证桥梁运营期的安全性、适用性、耐久性而采取的各种工程行为。4.2 管养模式日 常 巡 检经 常 检 查清 洁小 修 保 养定 期 检 查特 殊 检 查加 固 设 计加 固 施 工安 全 评 估运 营 管 理实体型实体型的大桥运营管理公司区别于管理型的大桥运营管理公司的特点是拥 有其专业的作业层队
15、伍，如养护队伍、巡查队伍等，能够为管理委托方提供从 管理到操作的各方面的服务，它对资源的要求比较高。管理型管理型的大桥运营管理公司的主要特点是管理人员组成精干队伍，内部 机构精简，组织灵活，主要从事管理工作。作业层的工作，则通过合同与社会 上各个专业公司建立关系。国外、香港地区及内地部分省份采用这种模式。4 管理要点3.2 管养模式实体型日 常 巡 检经 常 检 查清 洁小 修 保 养定 期 检 查特 殊 检 查加 固 设 计加 固 施 工安 全 评 估运 营 管 理养护大队外委随着市场经济的发展，任何一座特殊结 构桥梁的养护工作都不可能完全靠管养单位 自身完全承担。采用偏实体型的管养模式，
16、也要注意借鉴社会养护力量。江阴大桥是较 为成功的案例。3 管养方案4.2 管养模式养护总承包日 常 巡 检经 常 检 查清 洁小 修 保 养定 期 检 查特 殊 检 查加 固 设 计加 固 施 工安 全 评 估运 营 管 理由一家承包商承担九江二桥大桥建成通车后九江长江公路 大桥有限公司通过公开招投标确定由中交一 公局土木工程建筑研究院有限公司、中交公 路规划设计院有限公司和中交一公局第三工 程有限公司组成的联合体开展20162018 年九江长江公路大桥检测、养护与技术服务 项目设计施工总承包。4 管理要点宁波杭州湾大桥发展有限公司分项养护单位斜 拉 索 分 项 养 护 单 位钢 箱 梁 分 项 养 护 单 位伸 缩 缝 分 项 养 护 单 位健 康 监 测 分 项 养 护 单 位
