淺談檢測斜拉橋結構橋梁的主要內容及方法

王文軍

（山西省朔州路橋建設有限責任公司，山西 朔州 036000）

1 檢測意義

斜拉橋是組合受力結構，斜拉索是其主要受力結構之一，廣義上其應為體外預應力體系，受力性質和連續梁有本質不同。矮塔斜拉橋介于斜拉橋和連續梁之間，其主要特點為：主塔較低、每根斜拉索分別通過主塔頂部索鞍錨固在主梁兩端，施工過程中一般不進行調索。

隨著斜拉橋設計理論、計算手段的提高，以及結構風動穩定驗證、施工控制等的應用，近年來，斜拉橋這種結構形式在國內外得到迅速發展，在斜拉橋設計、施工、使用過程中，盡管設計、施工、使用者對斜拉索采取了各種防腐、減隔振方法，但由于方法、工藝、材料等不合理，使得斜拉索腐蝕退化和振動疲勞衰減已經成為制約斜拉橋使用壽命的關鍵因素，如著名的MaraCaibo橋和Kohlbrand Estuary橋，前者在使用16年時換索，耗資5 000萬美元，換索工期達2年，后者在運營3年就更換全部拉索，耗資6 000萬美元，為原造價的4倍，最近幾年，國內由于斜拉索腐蝕等原因進行的斜拉橋換索事例也時有報道。

國內也有多座斜拉橋在施工時間不到設計年限而出現病害而不得不進行維修的，如濟南黃河大橋、廣州海印橋、云南三達地大橋等等，其主要病害是斜拉索端部腐蝕、出現斷絲、斜拉索防護破損、出現鼓脹，主梁開裂超限、橋面破損嚴重。

2 檢測內容及方法

矮塔斜拉橋結構形式、受力特點有其特殊性，對其進行檢測應結合其自身特點進行。

2.1 橋面標高測量

橋面標高變化是其受力現狀的總體反應，結合斜拉橋斜拉索布置情況及結構特點，可選擇支點、跨中、1/4、1/8等截面，分別測試橋梁中線、上、下游對應點橋面高程，并和設計（竣工）資料對比。

橋面高程測量方法：①將控制點高程引致橋面；②采用水準儀、全站儀將邊跨支點、邊跨3/4、跨中、1/4跨、支點、1/4跨、中跨跨中、3/4跨兩側緊貼防撞護欄邊緣高程、坐標測出；③根據測量結果，整理得到橋面的高程及線形，并和設計（竣工）圖比較，得出上部結構空間位置變化；④高程測量利用一臺NA2水準儀進行二等水準測量；坐標測量采用徠卡TOPOCON全站儀。

2.2 主塔傾斜度測量

主塔傾斜度檢查方法：①在每個主塔周圍搭設鋼管支架，用于人員的上、下；搭設的支架不得妨礙行車安全；②在塔頂景觀段以下50 cm、塔底，量取主塔順橋、橫橋向截面中心，在塔頂中心位置掛設垂球，量取塔底中心處垂球偏離位置，得到主塔橫橋向、順橋向傾斜程度；③在采用垂球檢測主塔傾斜度的同時，在塔頂順橋、橫向中心，分別布置反射鏡片，利用全站儀測得該點的坐標，并和設計對比。

2.3 斜拉索索力測量

在施工過程中，要求每根斜拉索兩端拉力誤差不得超過±3%，兩根對應拉索索力誤差也不能超限，由于矮塔斜拉橋構造的特殊性，在使用過程中，如果施工過程塔頂灌漿質量出現問題，可能會引起主塔的傾斜及兩端拉索索力的變化，因此，應對每根斜拉索索力進行檢查。

索力檢測采用環境擊振的索力動測儀。索力檢測方法：①將梯子安放在兩排斜拉索中間，以便測試人員安放動測儀探頭；②將索力動測儀探頭直接綁在索導管外套鋼管以上及白色PVC管上；③在無車時利用環境隨機擊振測得每根斜拉索的索力；④探頭布置位置；⑤索導管檢查。

在施工過程中，由于索導管安裝位置差異、后期張拉斜拉索、縱向預應力鋼筋影響及后期混凝土收縮、徐變影響，都有可能引起索導管位置差異，使減震器受力不勻，斜拉索可能一側緊貼索導管，引起斜拉索局部受剪，造成斜拉索兩向受力，可能引起鋼絲斷裂，拉索索力變化。

考慮安裝實際情況，索導管檢查可采用抽查方式，每個主塔兩端各選擇4根進行檢查。

索導管檢查方法：①將麻繩綁在斜拉索鋼套管以上及鋼套管上，將倒鏈連接兩端麻繩，將外套鋼管向上提起，使其與套環脫離；②輕輕向上敲擊卡環，使卡環與索導管脫離，檢查減震器使用情況，同時肉眼檢查索導管內油脂填充情況、存水情況；③檢查完畢后，將卡環重新安放好，將外套鋼管落回到原來位置。

2.4 錨頭、端部鋼束銹蝕情況索導管檢查

錨頭及鋼絞線端部應用防護罩覆蓋，并用油脂填充，以防其銹蝕。

錨頭端部鋼束銹蝕情況采用抽查方式，每個主塔兩端各不少于6根。

檢查方法：①從進人孔進入箱梁內部；②打開斜拉索錨具后面防護罩；③檢查防護罩內油脂填充情況、鋼絲是否銹蝕；④檢查完畢后，將防護罩中心安裝好。

2.5 檢查拉索是否存在鼓脹現象錨頭、端部鋼束銹蝕情況索導管檢查

在檢查索導管時，檢查拉索PE防護層是否存在鼓脹情況。

2.6 主梁裂縫檢查

檢查主梁跨中下部、支點上部是否存在裂縫，如存在裂縫，觀測裂縫寬度及分布，裂縫寬度檢測采用裂縫寬度測試儀。

2.7 縱向鋼筋錨固區、斜拉索錨固區裂縫檢查

檢查主梁縱向錨固區、斜拉索錨固區是否存在裂縫。

2.8 支座檢查

（1）由于斜拉橋采用塔梁固結、墩梁分離的結構形式，在橋墩處設置有支座，應檢查支座組件是否完好、脫空、錯位等現象。

（2）肉眼檢查支撐墊石是否出現裂縫。

（3）肉眼檢查橡膠支座是否老化、開裂。

（4）肉眼檢查四氟乙烯板是否完好。

（5）檢查盆式橡膠支座固定螺栓是否剪斷、螺母是否松動、鋼盆外露部分是否生銹、防塵罩是否完好等。

2.9 結構振動特性測試

結構損傷對結構振動性能有直接影響，在汾河橋檢測中，可利用過車隨機測試結構自振頻率、沖擊系數、結構阻尼特性，自振頻率測試結果可和理論分析結果進行對比，從而對結構進行評價。

結構振動測試采用941拾振器，拾振器分別布置在主跨跨中、邊跨跨中的橋面上，不需任何處理，在隨機過車時進行數據的采集，對數據分析后得到自振頻率、沖擊系數及結構阻尼特性。

隨著新技術、新材料的不斷采用，傳統的養護方法已經顯得過于落后，采用新型的結構健康監測方法對保證大跨結構的使用安全顯得越來越重要。

適時監控拉索索力變化，掌握拉索受力狀態，對結構安全使用十分必要。目前，國內對大跨橋梁使用過程實時監測越來越重視，一些橋梁在建設的同時，即安裝有索力測試壓磁傳感器，以實現大橋安全的遠程集中實時監控，這種遠程集中實時監控技術在大跨橋梁——尤其是大跨斜拉橋斜拉索的使用中應該得到國內橋梁界的重視。

限于條件沒有安裝遠程集中實時監控儀器的橋梁結構，在結構使用過程中，也不應只進行外觀檢測，可采取定時觀測橋面標高、拉索索力等簡單易行的措施，適時監控結構受力性能，以確保結構的使用安全。

因此，在斜拉橋日常運營過程中，應采取可靠方法，加強檢測、監測工作，建立健康檔案，以保證安全運營，并為可能出現的病害及時掌握、處理。

3 結束語

隨著新技術、新材料的不斷采用，檢測斜拉橋結構橋梁的傳統方法已顯得過于落后，采用新型的結構健康監測方法對保證大跨結構的使用安全顯得越來越重要。