預防性養護在大跨徑斜拉橋養護中的應用分析

白德山

（福建省三順交通工程有限公司，福建漳州363000）

0 引言

大跨徑斜拉橋是橋梁工程的重要類型，其特點為用拉索直接將主梁拉在橋塔上，相較于梁式橋，大跨徑斜拉橋的跨越能力更佳，運營起來也更為復雜，尤其是養護作業涉及一系列復雜的工作環節、技術要點，常為技術人員帶來困難。因此有必要加強對大跨徑斜拉橋后期養護，特別是預防性養護的研究，將橋梁病害控制在萌芽階段。

1 工程概況

廈漳跨海大橋橋梁的概況：位于廈門島西南部，2013年5月28日投入運營?？鐝浇M合：北汊主橋（95+230+780+230+95）m。結構體系：連續半漂浮體系雙塔雙索面斜拉橋；索塔采用鉆石形，高227m，塔柱采用空心箱形斷面，全橋設200 根斜拉索?？⒐r，在同類型橋梁中居全國第六，世界第十，也是國內在極端腐蝕環境中，跨徑最大的斜拉橋。南汊主橋（135+300+135）m，鋼—混凝土組合梁，半漂浮體系，索塔采用H 型，塔柱采用矩形空心截面，全橋設96 根斜拉索。

2 預防性養護的概述

2.1 預防性養護的內涵

養護是道路工程在投入運營階段的重要環節之一，具體包括對工程的保養、維護與修復等。傳統養護作業多為矯正性養護，即在工程出現病害、喪失部分功能后，采取措施，矯正病害，具有一定的滯后性。隨著工程養護理念的不斷更新，目前對大跨徑斜拉橋的養護，推薦采用預防性養護措施，即不以橋梁出現病害、喪失功能為進行養護作業的必要條件，在橋梁處于良好狀態時，有計劃、有目的地展開養護作業，以延緩橋梁病害的出現時間，延長橋梁的使用壽命。

2.2 預防性養護的特點

相較于矯正性養護，預防性養護的特點如下。

2.2.1 計劃性

預防性養護不以病害的出現為前提，但仍有明確的工作目標，相關工作人員會結合橋梁的具體情況，編制養護方案，讓各項養護作業得以順利實施。例如，在養護斜拉橋時，為避免構件涂層脫落，會提前針對構件層出現的裂縫，制定修復方案。

2.2.2 系統性

預防性養護的目標是延長工程的使用壽命，最大化發揮其在經濟、社會等方面的價值，因此有必要結合橋梁工程的各種因素，制定系統化的預防養護方案。

2.2.3 主動性

預防性養護包括一系列常態化、持續性的養護作業，相較于矯正性養護具有突出的主動性。

3 大跨徑斜拉橋預防性養護的技術方法

對橋梁的預防性養護須堅持采用科技手段，以行之有效的措施將“預防為主，安全至上”的方針貫徹到位，實現對橋梁問題的早發現、早處理，從而延長橋梁的使用壽命。在實際工作中，相關工作人員要結合養護的需求，建立完善的養護管理制度，發揮制度的力量，做好橋梁的日常巡查、檢查、保養、小修、定期巡查、特殊巡查以及專項巡查[1]。由于大跨徑橋梁的養護難度較高，建議依托信息技術手段，建立橋梁健康的監測系統，實時監測橋梁健康，防微杜漸、及時養護。預防性養護的技術方法具體如下。

3.1 持續掌握橋梁結構狀態

掌握橋梁結構狀態是對橋梁實施預防性養護的基礎。相關單位有必要采取措施，制定健全的檢測機制，應用各種先進的技術手段，組織工作人員及時、準確、全面地了解橋梁結構狀態，確定合適的養護時機、養護方法。在實際工作中，推薦養護單位安排檢測部門與健康監測部門負責執行這一工作，其中檢測部門主要負責應用檢測技術，動態化地把握橋梁的結構狀態；健康監測部門負責應用下文所述的監測系統，為檢測部門的工作提供技術支持。

3.2 建立橋梁健康監測系統

大跨徑斜拉橋具有一定的特殊性。在檢測中，相關工作人員有必要采取先進的技術手段，如傳感器、信息技術、智能化技術等，采集與橋梁工程有關的數據信息，構建橋梁健康監測系統，提升橋梁養護的有序性、有效性與針對性。利用監測系統發現橋梁工程的潛在病害，為橋梁安全管理部門提供決策的依據，提升橋梁的管理水平，保障橋梁的運營安全[2]。此外，相關單位在平時也應重視對橋梁養護先進技術的研發，不斷提升橋梁的養護效率。

3.3 健全橋梁養護管理系統

相關單位應建立健全橋梁養護管理系統，將各項職責細化落實到人，督促工作人員及時檢查、檢測橋梁的運營情況，并上傳橋梁的基礎信息。相關部門應第一時間處理、分析數據信息，評估橋梁的實際情況，為養護作業做好準備。以下列舉一例典型的橋梁養護管理系統（見表1）。

表1 橋梁養護單位工作職責表

3.4 嚴格落實橋梁定期檢查

養護單位應依照《公路橋涵養護規范》（JTG 5120—2021）的要求，定期組織有相應資質的單位或人員嚴格執行對橋梁的檢查。在檢查前，結合橋梁的實際情況，制定詳細的檢查方案。

3.5 加強橋梁日常小修保養

應加強對橋梁的日常檢查、修復、保養，及時發現橋梁存在的或潛在的病害，分析病害的成因與發展趨勢，有針對性地采用經濟、有效的小修保養方法，將病害控制在萌芽狀態。

3.6 建立健全橋梁管理檔案

在橋梁養護過程中，應重視對各種資料的收集，構建全面的橋梁管理檔案。檔案內容一般應包括如下幾點：其一，橋梁建設的基本信息資料，包括建設的技術參數、材料型號、施工工序等；其二，橋梁的病害記錄，包括橋梁發生病害的時間、部位、類型、影響；其三，橋梁病害的修復記錄，包括在養護橋梁過程中，采取的技術措施，取得的效果等。養護單位應安排專業技術人員定期檢測、評定這些資料，對于橋梁病害修復記錄、修復效果等資料進行重點檢查。在綜合分析各項數據的基礎上，計算得出技術指標，比對橋梁動靜載試驗所得技術指標以及橋梁設計參數，分析狀態，掌握潛在病害，為橋梁養護提供數據依據，在節約養護成本的同時，實現橋梁養護質量最優化的目標。

4 大跨徑斜拉橋預防性養護的重難點

大跨徑斜拉橋多建設在國道的主干線上，承擔的交通運輸任務十分繁重，通過預防性養護，對保障大跨徑斜拉橋運營的安全性與穩定性，具有重要意義[3]。廈漳跨海大橋南、北汊主橋主要承重構件為主梁、主塔和斜拉索，在養護時應重點關注這些構件的養護。竣工時，廈漳跨海大橋已經安裝了橋梁健康監測系統。在養護過程中，應充分利用這一系統提供的數據，提升橋梁養護的科學性、合理性。以下分析大跨徑斜拉橋預防性養護的重難點。

4.1 斜拉索

斜拉索是大跨徑斜拉橋的重要組成部分，影響橋梁的受力狀態。對斜拉索的養護應注意：首先，定期檢測索力，分析索力有無變化，若發現索力數值與初始數值或上次測量數值相差過大，應仔細分析原因，采取相應策略進行處理。應用頻譜法測量鋼絞線斜拉索的索力存在困難，為預防橋梁出現病害，在建設階段應為斜拉索裝設測力傳感器[4]。其次，應定期檢查斜拉索防護層，觀察鋼絲是否出現銹蝕、斷絲等情況?？墒褂眯崩鳈z測機器人檢測兩端錨具、兩個錨頭之間有無出現開裂、破損、銹蝕現象。最后，大跨徑斜拉橋一般都安裝了外部減振裝置，在養護橋梁的過程中，還應檢測這一裝置的運行狀態是否正常。

4.2 索塔

索塔是大跨徑斜拉橋重要的受力構件，受力以壓彎為主。目前大跨徑斜拉橋的索塔多由鋼筋混凝土制成，養護單位每年應檢查索塔一次以上，檢查內容包括：其一，檢查混凝土有無裂紋、表面風化、剝落、漏筋現象以及鋼筋銹蝕的情況；其二，檢查混凝土有無整體龜裂現象，多由骨料硅鈣反應引起；其三，檢查預應力鋼索錨固區段混凝土有無開裂現象；其四，檢查沿預應力筋的混凝土表面有無縱向裂紋；其五，檢查索塔拉索、錨固區承壓板附近及塔壁混凝土牛腿上有無開裂、剝落、銹蝕現象。此外，若索塔內部含有鋼結構，如鋼錨箱或鋼錨梁，還應檢查鋼結構表面油漆有無起皮、銹蝕現象。

4.3 加勁梁

在大跨徑斜拉橋中，加勁梁是以受壓為主的壓彎構件。在進入運營階段時，應對其進行全斷面受壓，保持壓應力有一定的富余，為養護工作打下基礎。

在通常情況下，跨度在500m 以內的斜拉橋加勁梁由預應力混凝土結構構成。在檢查時，應重點關注主梁有無出現表面開裂問題，檢查預應力的有效值以及主梁應力、撓度的變化。對于前者推薦用檢查小車，若發現裂紋應依據裂紋的具體形狀、走向、寬度分析其成因，采取相應的措施；對于主梁應力，可利用埋設在梁體內的應力傳感器進行監測；主梁撓度變化直觀反映了梁體受力的變化，平時應加強日常檢查，若發現撓度變化較大，應分析原因、及時處理。

跨度在500m 以上的斜拉橋，加勁梁多由鋼箱梁與鋼桁梁構成。在檢查時，應重點注意箱梁節段、桁架桿件兩個部位，通常以焊接、高強度螺栓兩種形式連接。檢查中應重點關注焊縫，當加勁梁焊縫受垂直方向的交變荷載作用時，易有疲勞裂紋在應力集中區與焊接缺陷處產生，在應力以及腐蝕介質的影響下會迅速擴展開來，如不及時修復會為橋梁帶來難以挽回的傷害。因此，在養護過程中，若發現焊縫有異常情況應及時處理，遏制病害的發生。對于采用高強度螺栓連接的鋼結構，在檢查時應重點關注螺栓是否松動、有無裂紋。若出現松動應使用專業工具擰緊，并為其施加設計好的預壓應力。

近年來，鋼箱梁正交異性鋼橋面板U 肋焊縫出現裂紋的例子并不罕見。因此在養護加勁梁的過程中，也應將這一部位視作檢查重點。正交異性鋼橋面板出現裂紋的原因較為復雜，但疲勞荷載、大型重載車輛荷載作用應是主要原因。目前采取的防治手段是在設計階段加大面板厚度，在加工制造階段加強對焊縫熔深的把控，一般應達到80%。從源頭處入手，為運營階段的養護工作奠定基礎。

車輛超載是大跨徑斜拉橋最典型的安全隱患，是橋梁安全事故最為主要的成因。在平時，可利用動態車輛稱重系統，實時監測通過橋梁的交通量、車速、軸重，輔助橋梁管理部門管控通過橋梁的超限車輛，保障橋梁的穩定安全運營。

此外，對鋼加勁梁涂層的保養、除銹，也是加勁梁養護的重點，養護部門應將其視作常規工作。在實際工作中，對于2 級以上的涂膜損壞，如涂層脫落、氣泡、龜裂、防水失效等，以及出現在構件表面的銹蝕現象，應進行及時修復。為避免鋼構件遭銹蝕，應定期進行檢查，如油漆部位失效、鋼構件生銹，應進行除銹、補漆；對于較大面積涂層失效的情況，建議直接清除失效涂層，然后進行挖補涂裝；涂層大部分失效透銹時，應直接鏟除進行重新涂裝。

5 特殊情況下的大跨徑斜拉橋預防性養護

這里提到的特殊情況，一般是指臺風、洪水、地震等自然災害以及發生燃燒、爆炸、腐蝕性物質泄漏事故的車禍等。為減少自然災害為大跨徑斜拉橋帶來的影響，應遵循“預防為主、防治結合、保障安全”的原則，治理大跨徑斜拉橋的潛在隱患。對于洪水，應進行及時疏導；對于冰雪，建議采取除雪措施；對于滑坡、地震帶來的危巖、浮石等，應進行清理，做到治早、治小、治輕；當車禍發生時，應及時提供救援；對于腐蝕性物質泄漏事故，應通過清理、稀釋等手段，控制腐蝕性物質對橋梁及周邊環境帶來的影響；同時還應將車禍滯留車輛控制在橋梁的相關路段以外，以免長時間堵車對橋梁結構穩定性帶來影響。災難應急處理結束后，應全面檢查橋梁，分析橋梁結構是否受損，檢測橋梁的坐標點位、水準點高程是否發生變化，有針對性地采取修復或預防性養護措施，對于橋梁下及周邊的地形、地貌，應當做好觀察，避免次生災害發生。

6 結語

綜上所述，預防性養護是現今在橋梁工程養護中使用較多的養護方式，突破了傳統養護方式的滯后性與局限性，可延緩橋梁病害的發生時間，延長橋梁的使用壽命，讓橋梁得以最大化地發揮其經濟、社會價值。相關工作人員應加強對大跨徑斜拉橋預防性養護措施的研究與應用，積累養護經驗，防微杜漸，將各項養護工作落到實處，從而保障橋梁的運營安全。