斜拉橋鋼箱梁的檢測(cè)與修復(fù)方法研究

史玉松

【摘?要】隨著我國(guó)道路橋梁事業(yè)的發(fā)展，橋梁建設(shè)質(zhì)量問題開始受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。斜拉橋鋼箱梁作為當(dāng)前橋梁施工中最為常見的部件，如果在施工中不能對(duì)其加以控制，保證橋梁建設(shè)質(zhì)量，則會(huì)造成病害問題。一般來說，斜拉橋鋼箱梁病害部位主要為橋面以及坑槽。對(duì)此，本文主要針對(duì)斜拉橋鋼箱梁的檢測(cè)以及修復(fù)方法進(jìn)行了研究，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程;斜拉橋鋼箱梁;檢測(cè);修復(fù)

引言

大跨徑斜拉橋的建設(shè)數(shù)量不斷增加，斜拉橋質(zhì)量問題也已經(jīng)成為社會(huì)所關(guān)注的重點(diǎn)。我國(guó)作為斜拉橋建設(shè)數(shù)量眾多的國(guó)家，著名的大跨徑斜拉橋包括：閩江大橋、蘇通大橋等等。斜拉橋鋼箱梁在施工過程中，擁有施工便利、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展，已呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)輕型化、大跨越性的特點(diǎn)。而且，隨著科技的發(fā)展，斜拉橋鋼箱梁的建設(shè)技術(shù)也越來越成熟，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固可靠。但由于斜拉橋鋼箱梁施工過程中，受到一些外力因素的影響，致使其施工質(zhì)量難以得到保證。對(duì)此，本文針對(duì)斜拉橋鋼箱梁的檢測(cè)以及修復(fù)方法進(jìn)行了研究，希望可以為相關(guān)技術(shù)人員帶來幫助。

1鋼箱梁斜拉橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼箱梁斜拉橋秉承了斜拉橋家族固有的品質(zhì)—外形美觀、梁矮而跨越能力大、良好的動(dòng)力特性等，此外，它具有如下的特點(diǎn)：

1.1縱橫向跨越能力大。大跨鋼箱梁斜拉橋較混凝土斜拉橋而言，同等截面積的索便能跨越更大的跨度及更寬的橋面。另外，較輕的主梁自重，使得主梁的線形更易調(diào)整。

1.2建設(shè)周期短。鋼箱梁因?yàn)椴捎霉S化生產(chǎn)，其制作精度高，與設(shè)計(jì)偏差較小，且可與下部結(jié)構(gòu)及主塔平行作業(yè)，節(jié)省了工期。加之現(xiàn)均采取栓接或焊接連接方式，架梁周期也大為縮短，進(jìn)而也節(jié)省了成本，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1.3主梁無徐變。采用的鋼箱主梁不存在徐變效應(yīng)，進(jìn)而也不會(huì)產(chǎn)生因徐變而引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力的二次重分布，分析中也省去了計(jì)算主梁徐變這一塊。

1.4對(duì)溫度變化敏感。因鋼材的容熱性差，故鋼箱梁對(duì)溫度變化異常敏感，實(shí)橋架設(shè)過程中，可明顯地看到主梁懸臂端隨溫度的升降有規(guī)律地變化。故在架梁過程中，應(yīng)對(duì)觀測(cè)及架梁時(shí)機(jī)有機(jī)地進(jìn)行選擇;且在設(shè)計(jì)及控制計(jì)算時(shí)，對(duì)有溫度荷載參與的各種荷載組合進(jìn)行詳細(xì)地分析計(jì)算。

1.5動(dòng)力性能好。鋼箱梁斜拉橋比之混凝土斜拉橋，其剛度相對(duì)要小，故動(dòng)力性能更佳，更適宜于在震區(qū)修建。

1.6防腐性差。因大跨斜拉橋多用于跨越大江大河，其外界環(huán)境因風(fēng)霜雨雪、鹽堿濕氣等而顯惡劣。加之鋼材若直接暴露在空氣中，其防腐蝕能力是極差的。故，比之混凝土斜拉橋，必須加強(qiáng)防腐工作。

2 鋼箱梁橋面板病害檢測(cè)

2.1 鋼箱梁橋面板常見病害

通過對(duì)我國(guó)著名的斜拉橋工程進(jìn)行分析，能夠看出，斜拉橋鋼箱梁主要病害存在于橋面的位置以及橋面鋪裝坑槽。主要的常見病害包括：鋪裝裂縫、脫層與滑移、鼓包等等。造成斜拉橋鋼箱梁出現(xiàn)病害問題主要的原因是由于施工技術(shù)人員未能夠按照相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)展開工作。因此，在斜拉橋鋼箱梁施工過程中，必須對(duì)其進(jìn)行周期性的檢測(cè)，才能夠確保斜拉橋鋼箱梁建設(shè)的整體質(zhì)量。一般來說，在檢測(cè)工作中，主要對(duì)斜拉橋鋼箱梁的螺栓連接處、鋼箱梁涂層、橋面板進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 斜拉橋鋼箱梁檢測(cè)技術(shù)分析

由于當(dāng)前我國(guó)斜拉橋鋼箱梁的病害檢測(cè)技術(shù)方法眾多[2-3]。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)斜拉橋鋼箱梁的實(shí)際情況，合理的對(duì)其進(jìn)行選擇。總的來說，斜拉橋鋼箱梁的病害檢測(cè)方法包括：目視檢測(cè)法、渦流檢測(cè)法、磁粉檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、射線檢測(cè)法等等。

2.2.1目視檢測(cè)法。這種方法在斜拉橋鋼箱梁病害檢測(cè)中的應(yīng)用最為簡(jiǎn)單，主要是通過對(duì)斜拉橋鋼箱梁進(jìn)行肉眼觀察，或者配合相應(yīng)的檢測(cè)儀器，對(duì)其進(jìn)行檢查。而且，目測(cè)法在斜拉橋鋼箱梁病害檢測(cè)中的應(yīng)用效率最高。通過對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，就能夠找出斜拉橋鋼箱梁表面存在的問題。但是此種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中存在一定的局限性，由于斜拉橋鋼箱梁內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也可能出現(xiàn)病害問題，僅僅通過目測(cè)法無法對(duì)斜拉橋鋼箱梁內(nèi)部的結(jié)構(gòu)病害問題進(jìn)行檢測(cè)。

2.2.2渦流檢測(cè)方法。此種方法在斜拉橋鋼箱梁病害檢測(cè)中十分常見，此種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要借助檢測(cè)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，通過對(duì)磁場(chǎng)的變化進(jìn)行分析，對(duì)其感應(yīng)電流進(jìn)行處理檢測(cè)。最終，能夠?qū)π崩瓨蜾撓淞旱牟『Σ课贿M(jìn)行確定。一般來說，此種檢測(cè)技術(shù)主要適用于一些金屬材質(zhì)的橋梁施工中，具有良好的應(yīng)用效果。

2.2.3磁粉檢測(cè)法。此技術(shù)主要借助物理磁學(xué)，斜拉橋鋼箱梁構(gòu)件本身具有一定的磁性。借助這一特性，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，能夠判斷構(gòu)件內(nèi)部的裂縫部位。具體來說，此種檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過程中，具有操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)準(zhǔn)確度高、成本較低、檢測(cè)效率高的優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際應(yīng)用中，只能夠?qū)π崩瓨蜾撓淞航Y(jié)構(gòu)表層進(jìn)行檢測(cè)，具有一定的局限性。滲透檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)斜拉橋鋼箱梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部、深部病害問題進(jìn)行檢測(cè)。通過將一些染料擦拭于構(gòu)件的表面，對(duì)其進(jìn)行變化觀察，可以得到斜拉橋鋼箱梁病害產(chǎn)生的部位以及病害情況。但此種檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用過程中容易受到人為因素的影響，存在一定的缺點(diǎn)。

2.2.4超聲波檢測(cè)法。當(dāng)前，比較常用的檢測(cè)技術(shù)為超聲波檢測(cè)技術(shù)，此種檢測(cè)技術(shù)可信度高，并且檢測(cè)更加安全、高效、深入，應(yīng)用較為廣泛。原理是用超聲波的發(fā)射脈沖與接收探頭的基礎(chǔ)通道來形成檢測(cè)結(jié)果，在檢測(cè)過程中，利用超聲波探測(cè)設(shè)備沿檢測(cè)面方向逐一測(cè)定超聲波發(fā)射脈沖在穿越結(jié)構(gòu)橫截面時(shí)所反饋的聲波傳播時(shí)間以及傳播速率數(shù)據(jù)，結(jié)合各檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位置確定結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)致超聲波受阻的確切點(diǎn)位，從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的問題缺陷的位置、大小以及范圍做出準(zhǔn)確判定與綜合分析。

2.2.5射線檢測(cè)法。射線檢測(cè)在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用，主要檢測(cè)鑄造焊接、工藝缺陷、厚度等。放射線法也可以對(duì)拉索的內(nèi)部損傷和缺陷進(jìn)行檢測(cè)，射線檢驗(yàn)方式是以X射線、中子射線、γ射線為有效的檢測(cè)方法，通過利用各種射線在材料中的透射水平，對(duì)不同的材料射線的衰減程度進(jìn)行不同情況的特點(diǎn)，體現(xiàn)為底片黑度情況的不同，通過觀察判斷射線檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品中的氣孔、鑄造孔等立體缺陷的質(zhì)量等級(jí)，判斷裂紋方向和水平變化的檢測(cè)技術(shù)。射線透照方法是依照射線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試件中大小不同的相關(guān)缺陷，形狀進(jìn)行判斷的，通過經(jīng)驗(yàn)積累對(duì)缺陷性質(zhì)的進(jìn)行合理分析，明確射線底片的有效記錄水平。射線檢測(cè)對(duì)焊縫中存在的裂紋，以及一些超聲波不易發(fā)現(xiàn)的缺陷有較好的檢測(cè)效果，但在實(shí)際應(yīng)用中，要注意防護(hù)，成本較高也是其缺陷之一。

2.3斜拉橋鋼箱關(guān)鍵部位檢測(cè)

鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊湊，焊接條件受限制，焊接剛性拘束較大，焊接時(shí)容易產(chǎn)生多種焊接缺陷。為保證焊縫中各種缺陷能可靠、有效地檢出，在檢測(cè)工藝時(shí)，需根據(jù)每種缺陷類型，有針對(duì)性地合理選擇相應(yīng)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，這是保證檢測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵。以下結(jié)構(gòu)部位需要重點(diǎn)檢測(cè)：索梁錨固結(jié)構(gòu)，斜拉索在鋼主梁上的錨固區(qū)是斜拉橋結(jié)構(gòu)中一個(gè)極其重要的部位，巨大的索力由它傳遞給鋼主梁，該區(qū)域受力集中、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且直接承受車輛動(dòng)荷載作用;箱梁結(jié)構(gòu)，橋箱型梁的橫隔板與頂板、斜底板、底板焊接頭;主塔，分上塔、中塔、下塔。

3 斜拉橋鋼箱梁的修復(fù)方法

3.1 UHPC鋪裝層修復(fù)方法

UHPC鋪裝層修復(fù)方法全稱為超高性能混凝土鋪裝層修復(fù)方法。此種修復(fù)方法相較于在橋梁工程中較為常用的普通瀝青混凝土，更具優(yōu)勢(shì)。一方面，能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)的主體承重要求，有效的提升斜拉橋鋼箱梁面板的整體剛度以及強(qiáng)度。保證斜拉橋鋼箱梁的受力狀態(tài)均勻良好。與此同時(shí)，還能夠明顯的改善斜拉橋鋼箱梁的裂縫病害問題，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。而且，UHPC作為當(dāng)前我國(guó)道路橋梁工程施工中的一項(xiàng)是較為新穎的建筑材料，具有體積穩(wěn)定、耐久性好、防火防爆、耐高溫、耐腐蝕的有點(diǎn)。能夠滿足斜拉橋鋼箱梁修復(fù)的實(shí)際需求。特別適合應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)和腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境。除此之外，應(yīng)用超高性能混凝土鋪裝層修復(fù)方法，在斜拉橋鋼箱梁的修復(fù)工作中，還有利于降低橋梁結(jié)構(gòu)的重量。相較于一些傳統(tǒng)的瀝青混凝土修復(fù)工作中存在的自重問題。超高性能混凝土鋪裝層修復(fù)方法的自重更輕，可以有效的緩解橋梁承重壓力。與此同時(shí)，應(yīng)用超高性能混凝土鋪裝層修復(fù)方法還可以有助改良橋面鋪裝層出現(xiàn)受力不足的問題。超高性能混凝土鋪裝層修復(fù)方法適用于當(dāng)代的大跨度斜拉橋施工中，能夠有效解決橋面板易開裂的問題。總的來說，針對(duì)斜拉橋鋼箱梁的病害問題，包括應(yīng)力問題、表面形變、裂紋、凹陷等問題都可以有效的解決。

3.2 UHPC鋪裝層修復(fù)技術(shù)要點(diǎn)

一般來說，在進(jìn)行斜拉橋鋼箱梁修復(fù)工作中，應(yīng)用UHPC鋪裝層修復(fù)方法必須掌握其修復(fù)技術(shù)要點(diǎn)，才能夠更好的展開施工。一般來說，UHPC鋪裝層修復(fù)方法主要包括施工準(zhǔn)備工作、橋梁路面的清理工作、軌道鋪筑以及栓釘焊接工作、鋼筋網(wǎng)的敷設(shè)平整工作、后期的橋梁養(yǎng)護(hù)工作等等。在施工過程中，應(yīng)對(duì)UHPC鋪裝層的整體質(zhì)量進(jìn)行控制。根據(jù)斜拉橋鋼箱梁病害部位的特點(diǎn)以及病害實(shí)際情況，合理的展開修復(fù)施工。通過加固UHPC鋪裝層材料，能夠有效的解決斜拉橋鋼箱梁的病害問題，有利于增加橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量。注意，在修復(fù)施工完成后，還需對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的恢復(fù)，重新展開檢測(cè)工作，確保鋼箱梁不存在病害問題后才可以正式投入使用。

結(jié)論

斜拉橋鋼箱梁橋施工過程中，容易在橋體結(jié)構(gòu)的面板出現(xiàn)病害問題，對(duì)橋梁的整體質(zhì)量造成不良影響。為了進(jìn)一步保證施工質(zhì)量，應(yīng)采取斜拉橋鋼箱梁的檢測(cè)以及修復(fù)技術(shù)，保證橋梁結(jié)構(gòu)符合實(shí)際要求。對(duì)此，本文主要針對(duì)斜拉橋鋼箱梁橋的檢測(cè)技術(shù)以及修復(fù)方法進(jìn)行了論述，僅供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦偉亮，孫宗光，曲翔雨，司琦，倫卓.基于多尺度模型的斜拉橋鋼箱梁損傷分析與識(shí)別[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，45（04）：87-92.

[2]吳巨軍，鄭江敏，劉山林.鋼管混凝土斜塔斜拉橋設(shè)計(jì)[J].世界橋梁，2020，48（02）：6-9.

[3]陶路，曾德禮.大跨度鋼箱梁斜拉橋中跨合龍關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道建筑，2020，60（01）：19-22.

（作者單位：江蘇蘇江工程技術(shù)研究院有限公司）