西部山區懸索橋檢測養護研究

胡海洋 王金霞 李星新

（1.貴州高速公路開發總公司安順營運管理中心，貴州安順 561000;2.中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司，湖北武漢 430034）

西部山區懸索橋檢測養護研究

胡海洋1王金霞2李星新2

（1.貴州高速公路開發總公司安順營運管理中心，貴州安順 561000;2.中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司，湖北武漢 430034）

結合西部山區懸索橋特點，以貴州壩陵河大橋為研究對象，概述了西部山區懸索橋檢測養護計劃，包括檢測分類、程度及方式，檢測養護要點，以及一般評定，為此類橋梁的養護管理提供指導。

西部山區，懸索橋，橋梁檢測，健康監測系統，電子化巡檢系統

1 概述

現代大型懸索橋跨峽谷越江海，一般處于交通要道。然而，由于結構體系本身的復雜性，材料自身的缺陷，設計和施工中的不足，環境侵蝕，超載超重等因素，有些懸索橋已出現不同程度的損傷［1］，將導致結構承載能力降低，給橋梁帶來安全隱患，極端情況下可能引發災難性的突發事故。

目前國內橋涵養護規范主要針對中小型橋梁制定，且大跨度橋梁包含中小型橋梁所不具備的構件類型和損傷類型等，對懸索橋檢測養護進行研究，可為大跨度橋梁養護維修提供依據。

云貴等西部山區為喀斯特地貌，巖溶發育，且具有高山氣候的特點:降水充沛，峽谷風明顯，霧多，濕度大，紫外線強，冰雹、雷暴等災害性天氣頻發。這種環境條件加速了懸索橋構件的腐蝕，因此，對西部山區懸索橋進行檢測養護研究是很有必要的。本文以貴州壩陵河大橋為例，展開對西部山區懸索橋的檢測養護研究。

2 懸索橋常見病害

懸索橋主要由主纜、錨碇、索塔、加勁梁、吊索組成，其中主纜和吊索是懸索橋的主體構件，還包括主索鞍、散索鞍、索夾等相關局部構造［2］。主纜與吊索系統的常見病害為:纜索表面涂裝失效、纜索系統各連接處防腐層失效、鋼絲銹蝕與斷絲松弛等;錨碇和索塔均為鋼筋混凝土結構，其常見病害為:蜂窩、麻面，剝落、掉角，鋼筋露出、銹蝕，裂縫，沉降，變形等;鋼桁加勁梁系統的常見病害為:表面防腐涂層失效，銹蝕，構件疲勞開裂，異常變形，連接松動和失效等。

縱觀懸索橋建造及維護歷史，除1940年美國塔馬克老橋由于加勁梁斷面設計不當被強風吹毀外，凡已建成使用中的懸索橋的維修和改造主要是由于主纜和吊索系統的嚴重腐蝕［3］，故在懸索橋的檢測養護中應多加關注。

3 壩陵河大橋概況

3.1 大橋簡介

大橋位于貴州省關嶺縣境內，跨越壩陵河大峽谷，主跨為1 088 m雙塔單跨鋼桁架懸索橋，全橋長1 564 m。主纜分跨: 248 m+1 088 m+228m，矢跨比為1/10.3，橫橋向間距為28.0 m。吊索順橋向間距為10.8 m。主梁由鋼桁架和正交異性鋼橋面板組成。主塔為門式框架結構，采用樁基基礎。東錨碇為重力式框架錨，西錨碇采用隧道式錨碇。大橋概貌如圖1所示。

圖1 壩陵河大橋概貌圖

3.2 橋址環境條件

橋址區氣溫呈明顯的季節變化;降水充沛;峽谷風特點明顯;冬季霧日較多;空氣中水汽含量較高，全年平均相對濕度為80%左右;橋址區是冰雹和雷暴天氣的多發地帶，強雷暴常常伴有大風、暴雨或冰雹，造成局部地區的嚴重危害。

橋址全線溶巖發育，由于流水長期侵蝕，地面相當破碎;部分地段有斷裂通過，部分地段鉆孔小溶洞、溶隙發育。

4 檢測養護計劃

4.1 檢測分類、程度及方式

4.1.1檢測分類

大橋檢測分為初始檢測、經常檢測、定期檢測、特殊檢測。

初始檢測:在橋梁建成后，結合相關技術檔案、交竣工檢查資料等詳細分析橋梁各項技術狀況、標示橋梁已存缺陷和損傷、提出養護注意事項的活動。

經常檢測:對橋面系、結構部件及附屬設施的技術狀況進行經常性的目視檢查，分為日常巡視和經常巡檢。

定期檢測:為評定橋梁綜合技術狀況和結構安全狀況，為跟蹤已有病害的發展情況，并為制訂養護管理計劃提供基本數據，定期對橋面系、結構部件及附屬設施進行的全面檢查。

特殊檢測:為查清橋梁的病害原因、破損程度、承載能力、抗洪能力等，確定橋梁適應性能力的工作，分為專門檢查和應急檢查。

4.1.2 檢測程度

大橋檢測按深入程度分五級［4］:

Ⅰ級——在遠處目視檢查（或利用望遠鏡的目視檢查）;Ⅱ級——基本接近檢查部位的目視檢查，允許眼睛到檢查部位距離在50 cm以上;Ⅲ級——基本接近檢查部位的目視檢查，要求眼睛到檢查部位距離在50 cm以內;Ⅳ級——非常接近檢查部位，除了目視外，還采用觸摸、敲擊、扳動、光學放大等方式進行的檢查;Ⅴ級——借助專用儀器和工具設備的檢查或測量、結構健康監測系統監測、荷載試驗、實驗室試驗等。

4.1.3 檢測方式

檢查方式包括傳統人工檢測、定期測量以及健康監測系統監測。

人工檢測:通過人的感官（視覺、觸覺、嗅覺、聽覺等）或借助專用儀器，對橋梁當前某些參數進行的觀測，以及一定時間內的跟蹤觀測。定期測量:借助專業的鑒定技術和設備，進行Ⅴ級檢查深度檢查，對大橋結構力學狀態進行測試，部分結構檢查內容可與健康監測系統共享。健康監測系統:一種集傳感器、數據采集與傳輸、分析預測技術為一體的實時在線系統，它通過在結構內部、表面及附近安裝各種傳感器元件來測量荷載、環境和結構等參數，用于實時監測結構的行為、掌握結構所承受荷載及所處環境狀況、探測和分析結構損傷狀況及潛在風險。

4.2 西部山區懸索橋檢測養護要點

根據西部山區的環境特點和懸索橋的結構特點，西部山區懸索橋檢測養護的關鍵構件有:隧道錨、主纜和吊索系統等。

4.2.1 隧道錨

1）表觀狀態檢查。錨室是否積水、漏油，內墻、蓋頂有否開裂、滲漏，排水溝是否有污物堵塞;除濕設備系統運轉是否正常。

2）結構性病害檢查。錨室內混凝土結構是否有風化，保護層剝落、露筋、鋼筋銹蝕等;錨桿與錨碇混凝土的接觸界面是否完好，錨桿是否有拔出、滑移跡象，有否沿錨桿滲水致使其銹蝕。

3）錨碇變位觀測。錨碇體的不均勻沉降利用健康監測系統監測;而錨碇體的轉動則可采用預埋精密傾斜測量儀的方法，觀測錨碇體的縱、橫向位移和轉角。

4.2.2 主纜系統

1）表觀狀態檢查。以散索鞍為起點沿主纜全長檢查涂膜有無粉化、開裂、起泡、脫落、銹蝕和機械碰損。重點檢查主纜邊跨、中跨最低點索夾兩側、主鞍兩側部位有無進水現象。

2）主纜內力檢查。主纜內力由健康監測系統直接測定。

3）主纜線形檢查。主纜線形檢查實際上是檢測主纜跨度中間點高程，一般是測出各跨主纜跨度中間點頂面高程、再實測豎向纜徑后推算出主纜軸心高程。

4.2.3 吊索系統

1）表觀狀態檢查。檢查吊索系統各構件防護涂裝油漆是否損壞、有銹蝕;吊索上下錨頭防腐層、下錨筒及密封蓋的密封、索夾之間直縫、索夾端部與主纜間環縫，以及耳板連接處的填封料是否完好。2）索夾滑移檢查。在主纜和索夾上分別做出相對明顯的標記，每次定期檢查時須量測這兩個標記之間的相對位移。3）索夾螺桿內力檢查。檢查拉桿內力前，應首先檢查索夾是否沿主纜滑移［5］。4）吊索索力檢查。一般情況下，吊索索力檢查和主纜線形檢查同時進行，當發現索夾有滑移跡象時，除立即檢查索夾內力外，尚需進行吊索內力檢查。吊索索力檢查，由健康監測系統直接測定。5）吊索斷絲及連接件裂紋檢查。a.索體鋼絲銹蝕斷絲檢查可借助專用設備，如纜索斷絲檢測儀。b.連接件裂紋檢查。

4.3 橋梁一般評定

橋梁一般評定包括綜合技術狀況評定和安全狀況評定。

綜合技術狀況評定按JTG/T H21-2011公路橋梁技術狀況評定標準橋梁技術狀況綜合評價方法進行［6］。

安全狀況評定主要利用健康監測數據，采用層次分析模型，根據評定指標將全橋及各結構構件的結構安全狀況分為一級、二級、三級和四級，各級別分別表示結構安全狀況處于“完好”或“良好”“較好”“較差”“差的”或“危險”的狀態。

安全狀況評定為非強制性要求，橋梁管養單位根據所管轄橋梁狀況來確定是否評定，其評定結果供管養單位內部參考，不作為橋梁鑒定的依據。

5 結語

貴州壩陵河大橋目前是國內跨度最大的跨越山區峽谷的在役鋼桁梁懸索橋，一端連接隧道錨，地形地質條件復雜，是西部山區懸索橋的典型代表。以壩陵河大橋為研究對象，介紹懸索橋檢測養護計劃，可為西部山區同類型橋梁檢測養護提供參考。

此外，本橋建立了符合自身的電子化巡檢系統，規范了巡檢養護流程、加快了巡檢速度、確保了巡檢質量;安裝了健康監測系統，以積累結構行為資料，并為識別結構損傷和結構整體安全性提供基礎資料。

［1］吳會軍，李玉剛.懸索橋的檢測及維修方法研究［J］.山西建筑，2008，34（6）：331-332.

［2］周孟波.懸索橋手冊［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［3］劉自明.橋梁工程養護與維修手冊［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［4］DB 32/T 1648-2010，大跨徑懸索橋和斜拉橋養護規范［S］.

［5］劉自明.懸索橋懸吊系統的檢查和養護維修［J］.橋梁建設，1999（3）：55-62.

［6］JTG/TH21-2011，公路橋梁技術狀況評定標準［S］.

［7］中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院.貴州壩陵河大橋管理養護維修手冊［Z］.2011.

Research on inspection and maintenance of suspension bridges in westmountainous areas

HU Hai-yang1WANG Jin-xia2LIXing-xin2

（1.Anshun Operation Management Center of Guizhou Highway Development Corporation，Anshun 561000，China; 2.Wuhan Bridge Science Research Institute Co.，Ltd of China Railway Bridge Bureau Group，Wuhan 430034，China）

Combining with the features of the suspension bridges in westmountainous areas，the study surveys the inspection andmaintenance of the suspension bridge in westmountainous areas，including the inspection classification，the gradation and theways and the generalevaluation by taking the Balinghe Bridge of Guizhou as the research object，so as to direct themaintenance and management of the bridge.

westmountainous area，suspension bridge，bridge inspection，healthy supervision system，electronic patrol system

U448.25

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.062

1009-6825（2012）18-0174-02

2012-03-12

胡海洋（1983-），男，工程師