鋼管混凝土系桿拱橋的養護分析

潘禮中

（馬鞍山市市政管理處，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

系桿拱橋具有許多優越性，它不僅結構合理、受力明確、豎向剛度大，無論地基情況如何，在全國各地均能建造，甚至在高速鐵路上也被采用。這種橋型不但技術經濟指標先進、造價低廉，同時橋型美觀，反映出力與美的統一，結構形式與環境的統一，有不少已經建成的梁（包括變截面連續梁）拱組合的橋梁，已成為城市的標志性建筑，增加了城市的景觀效應。與變截面連續梁橋相比，系桿拱橋跨中截面的建筑高度可比連續梁橋降低20%～30%左右，可以縮短引橋長度，降低橋梁的總造價。隨著我國鋼結構橋梁發展速度的加快、越來越多鋼結構橋梁的建成，鋼結構橋梁的養護已成為一個重大課題。

1 鋼管混凝土系桿拱橋的構造特點

鋼管混凝土系桿拱橋的拱肋為鋼管混凝土結構，管內灌注混凝土。為避免拱腳部位受到汽車意外撞擊，在拱腳段多采用實心混凝土拱肋。拱橋吊桿采用高強鍍鋅平行鋼絲，冷鑄鐓頭錨具，熱擠PE防護。吊桿上端固定于拱肋，下端固定于梁底。為避免人為因素對吊桿的損壞，吊桿下端應安裝有鋼護管，管下安裝有減振圈。系桿為此類橋的關鍵部件，采用鋼絞線體外索，由防銹油脂與熱擠PE雙層防護。兩端采用專用體外索錨具，有夾片放松裝置，外加防護罩，錨下有一段鋼管。系桿束是主橋的“生命”之索，除防撞護墻可防止汽車翻入外，還沿系桿全長設有兩層保護。第一層是鋼筋混凝土π形保護板，第二層是鋼箱。主橋縱、橫梁采用預應力混凝土結構。

2 鋼管混凝土系桿拱橋養護的重要性

鋼橋面板由于其自重輕、生產周期短等優勢，在鋼結構橋梁的建造中備受青睞。但也有明顯的缺點，例如，焊接工作量大，施工要求高。直接承受車輪荷載，疲勞問題突出等，而且一旦鋼橋面板開裂，則其剛度降低，導致鋪裝更難進行，造成車輛對鋼橋面板的沖擊加大，這樣將形成一個“破壞→修復→再破壞→再修復”的惡性循環，這對大橋的壽命是一個極大的隱患。因此，需要建立“橋梁結構設計→施工→養護”的系統工程觀念，在設計之初就要將養護工作考慮在內。相反，如果不注意養護或養護方法不當，將會大大縮短橋梁的使用壽命，甚至造成橋毀人亡的嚴重后果。

在國外，特別是英美等西方發達國家，橋梁的養護、健康檢測和修補加固在橋梁領域占主導地位，他們投入了大量的人力物力對橋梁的養護和健康檢測進行研究，業已形成較完善的橋梁養護制度。特別是大型橋梁，由于其重要地位和復雜的結構受力形式，根據環境條件和結構特點，對每座橋梁都建立了專門的技術檔案、養護制度和健康檢測體系，以科學的方法準確把握橋梁的工作狀態，對可能出現的隱患及時的預報和評估，及早采取適當的措施避免橋梁的嚴重損害，延長橋梁的使用壽命，以確保橋梁的安全運營。目前，國內橋梁的養護十分薄弱，大部分中、小型橋梁基本上沒有進行養護，即使對大型橋梁，其養護也存在著很大的盲目性，缺少采用定期檢查和養護的制度，更沒有對橋梁的工作狀態的連續監控，一般僅當外觀發現嚴重的問題時才修修補補。對于大型橋梁，缺乏系統科學的保養制度將會顯著縮短橋梁的使用壽命，甚至導致重大安全事故的發生。隨著時間的推移，由于養護不當，又加上氣候的原因，目前我國一些正在使用的橋梁已經出現病害，給橋梁的安全運營帶來隱患。

3 鋼管混凝土系桿拱橋的養護對策

3.1 鋼管混凝土拱肋的養護

對鋼管混凝土拱肋（含腹桿及橫向聯結系）的養護工作主要包括下列內容。

3.1.1 保持焊接的正常狀態。當焊縫承受與其方向垂直的交變荷載時，在焊接缺陷及局部應力集中處均易誘發疲勞裂紋。該裂紋一旦形成，在應力與腐蝕介質的共同作用下，裂紋迅速擴展。如不及時修復，會引起嚴重后果。因此，對拱肋的焊接部位應注意保持焊接的正常狀態。若發現橋梁在使用過程中焊接處有異常情況，應注意分析裂縫發生原因，及時處理。

3.1.2 當拱肋出現裂縫后，應由專業技術焊工及時用手電鉆在裂紋端鉆一直徑2～3mm的圓孔，阻止裂紋的擴展，然后用碳弧氣刨清除裂紋部位。裂紋清除后，用砂輪打磨干凈，預熱后用CO2保護焊修復。修復完畢應進行無損檢查，確認焊縫缺陷不復存在，否則應重新修補。焊縫修補次數一般不應超過兩次。修復工作進行前，應制定相應修補方案及焊接修復工藝，焊接工藝應進行必要的測試與評定。對重要部位焊縫修復，應征得有關專家認可后方可實施。

3.1.3 日常檢查過程中，若發現拱肋涂層有TB/T2486標準所列的涂膜劣化等級在2級以上的漆膜損壞，應及時處理。

3.1.4 在確定鋼管混凝土的管內有空洞或離析時可先鉆孔注入環氧樹脂、水泥砂漿后再封閉鉆孔。

3.1.5 主梁的撓度值出現異常時要及時限制交通，并應查明原因，委托設計部門計算，采取措施進行處理。

3.2 拱座的養護

3.2.1 在拱座與裸露的鋼管混凝土交界段以上露出的鋼管表面，若涂層出現褶皺、龜裂，在排除涂層質量、氣溫、老化等原因外，宜再將包裹混凝土向上延長。

3.2.2 若拱座的外包混凝土出現褶皺、龜裂、裂紋，當無明顯變形時，可暫用水泥砂漿涂抹，加強觀察，分析原因。待穩定后再根據情況進行修復（如壓漿，封閉或鑿除裂損部分進行修復）。

3.2.3 對拱座處的積水要及時排除，保持清潔干燥。

3.2.4 每年冬夏來臨之前，對裸管段與有外包混凝土的管段交界處要涂厚油脂。

3.3 吊桿及錨具的養護

3.3.1 吊桿涉及橋梁的耐久性和承載能力。吊桿的養護是鋼管混凝土拱橋養護工作的重點。吊桿養護的重點部位是上、下錨頭處。

3.3.2 冷鑄錨頭和螺栓是暴露在大氣中的，要注意防水防銹，絲扣部分應經常涂潤滑油防腐。應定期對吊索系統涂漆防銹，補刷防銹漆。吊桿兩端錨固處及錨頭、吊桿出口密封處、防護套等部位，發現有損壞時，應及時處治。

3.3.3 當錨頭發現裂縫或破損，應更換該吊桿。

3.4 系桿及防護板的養護維修

吊桿、系桿為鋼管混凝土系桿拱橋的關鍵部件，為養護至重點。特別是系桿，是鋼管混凝土系桿拱橋的“生命之索”，鋼筋銹蝕已成為影響結構使用壽命和安全的主要因素之一。特別是目前設計中采用的高強度材料，橋梁設計時是在材料無缺陷前提下進行的設計，這些材料如果有0.02mm的壓痕，即為材料缺口，局部缺口處應力將大大增加，0.05mm壓痕為肉眼可見的腐蝕坑，就會大大影響結構的承載力。因此，系桿要避免橫向沖擊，注意防水、防銹。在鋼管及防護罩內均應壓注防銹油脂作防護。發現系桿及防護板損壞應及時處理。如發現油脂滲漏，應補注防銹油脂，并找出滲漏部位，加以堵塞。對系桿錨頭、錨板防護罩、滾珠軸承等應使其保持在完好狀態?；炷练雷o板裂縫寬度超過0.2mm者應壓漿修補。

3.5 鋼筋混凝土及預應力混凝土梁的養護

在檢查中若發現混凝土有開裂現象，應注意觀察其發展情況。待穩定后，再根據開裂情況，進行修復。如裂縫發展嚴重時，應查明原因，咨詢專家、委托設計或科研單位，采取加固處理措施。若發現混凝土有露筋、剝落等現象，應及時修補。

4 結語

鋼管混凝土系桿拱橋，作為一種新型橋梁，國內目前尚未出臺關于該類橋梁完整的設計規范，更無成熟的使用和養護經驗可供借鑒。如何對這些已建橋梁進行規范化管理、及時進行檢查與養護維修工作，最大限度地延長橋梁的使用壽命已成為必須面臨的新課題。因此，有必要對鋼管混凝土系桿拱橋養護技術進行研究，以便有計劃地改善此類橋梁結構的技術狀態，確保橋梁的安全運營，最大限度地延長橋梁的使用壽命。