西部山区悬索桥检测养护研究

胡海洋 王金霞 李星新

（1.贵州高速公路开发总公司安顺营运管理中心，贵州安顺 561000;2.中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉 430034）

西部山区悬索桥检测养护研究

胡海洋1王金霞2李星新2

（1.贵州高速公路开发总公司安顺营运管理中心，贵州安顺 561000;2.中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉 430034）

结合西部山区悬索桥特点，以贵州坝陵河大桥为研究对象，概述了西部山区悬索桥检测养护计划，包括检测分类、程度及方式，检测养护要点，以及一般评定，为此类桥梁的养护管理提供指导。

西部山区，悬索桥，桥梁检测，健康监测系统，电子化巡检系统

1 概述

现代大型悬索桥跨峡谷越江海，一般处于交通要道。然而，由于结构体系本身的复杂性，材料自身的缺陷，设计和施工中的不足，环境侵蚀，超载超重等因素，有些悬索桥已出现不同程度的损伤［1］，将导致结构承载能力降低，给桥梁带来安全隐患，极端情况下可能引发灾难性的突发事故。

目前国内桥涵养护规范主要针对中小型桥梁制定，且大跨度桥梁包含中小型桥梁所不具备的构件类型和损伤类型等，对悬索桥检测养护进行研究，可为大跨度桥梁养护维修提供依据。

云贵等西部山区为喀斯特地貌，岩溶发育，且具有高山气候的特点:降水充沛，峡谷风明显，雾多，湿度大，紫外线强，冰雹、雷暴等灾害性天气频发。这种环境条件加速了悬索桥构件的腐蚀，因此，对西部山区悬索桥进行检测养护研究是很有必要的。本文以贵州坝陵河大桥为例，展开对西部山区悬索桥的检测养护研究。

2 悬索桥常见病害

悬索桥主要由主缆、锚碇、索塔、加劲梁、吊索组成，其中主缆和吊索是悬索桥的主体构件，还包括主索鞍、散索鞍、索夹等相关局部构造［2］。主缆与吊索系统的常见病害为:缆索表面涂装失效、缆索系统各连接处防腐层失效、钢丝锈蚀与断丝松弛等;锚碇和索塔均为钢筋混凝土结构，其常见病害为:蜂窝、麻面，剥落、掉角，钢筋露出、锈蚀，裂缝，沉降，变形等;钢桁加劲梁系统的常见病害为:表面防腐涂层失效，锈蚀，构件疲劳开裂，异常变形，连接松动和失效等。

纵观悬索桥建造及维护历史，除1940年美国塔马克老桥由于加劲梁断面设计不当被强风吹毁外，凡已建成使用中的悬索桥的维修和改造主要是由于主缆和吊索系统的严重腐蚀［3］，故在悬索桥的检测养护中应多加关注。

3 坝陵河大桥概况

3.1 大桥简介

大桥位于贵州省关岭县境内，跨越坝陵河大峡谷，主跨为1 088 m双塔单跨钢桁架悬索桥，全桥长1 564 m。主缆分跨: 248 m+1 088 m+228m，矢跨比为1/10.3，横桥向间距为28.0 m。吊索顺桥向间距为10.8 m。主梁由钢桁架和正交异性钢桥面板组成。主塔为门式框架结构，采用桩基基础。东锚碇为重力式框架锚，西锚碇采用隧道式锚碇。大桥概貌如图1所示。

图1 坝陵河大桥概貌图

3.2 桥址环境条件

桥址区气温呈明显的季节变化;降水充沛;峡谷风特点明显;冬季雾日较多;空气中水汽含量较高，全年平均相对湿度为80%左右;桥址区是冰雹和雷暴天气的多发地带，强雷暴常常伴有大风、暴雨或冰雹，造成局部地区的严重危害。

桥址全线溶岩发育，由于流水长期侵蚀，地面相当破碎;部分地段有断裂通过，部分地段钻孔小溶洞、溶隙发育。

4 检测养护计划

4.1 检测分类、程度及方式

4.1.1检测分类

大桥检测分为初始检测、经常检测、定期检测、特殊检测。

初始检测:在桥梁建成后，结合相关技术档案、交竣工检查资料等详细分析桥梁各项技术状况、标示桥梁已存缺陷和损伤、提出养护注意事项的活动。

经常检测:对桥面系、结构部件及附属设施的技术状况进行经常性的目视检查，分为日常巡视和经常巡检。

定期检测:为评定桥梁综合技术状况和结构安全状况，为跟踪已有病害的发展情况，并为制订养护管理计划提供基本数据，定期对桥面系、结构部件及附属设施进行的全面检查。

特殊检测:为查清桥梁的病害原因、破损程度、承载能力、抗洪能力等，确定桥梁适应性能力的工作，分为专门检查和应急检查。

4.1.2 检测程度

大桥检测按深入程度分五级［4］:

Ⅰ级——在远处目视检查（或利用望远镜的目视检查）;Ⅱ级——基本接近检查部位的目视检查，允许眼睛到检查部位距离在50 cm以上;Ⅲ级——基本接近检查部位的目视检查，要求眼睛到检查部位距离在50 cm以内;Ⅳ级——非常接近检查部位，除了目视外，还采用触摸、敲击、扳动、光学放大等方式进行的检查;Ⅴ级——借助专用仪器和工具设备的检查或测量、结构健康监测系统监测、荷载试验、实验室试验等。

4.1.3 检测方式

检查方式包括传统人工检测、定期测量以及健康监测系统监测。

人工检测:通过人的感官（视觉、触觉、嗅觉、听觉等）或借助专用仪器，对桥梁当前某些参数进行的观测，以及一定时间内的跟踪观测。定期测量:借助专业的鉴定技术和设备，进行Ⅴ级检查深度检查，对大桥结构力学状态进行测试，部分结构检查内容可与健康监测系统共享。健康监测系统:一种集传感器、数据采集与传输、分析预测技术为一体的实时在线系统，它通过在结构内部、表面及附近安装各种传感器元件来测量荷载、环境和结构等参数，用于实时监测结构的行为、掌握结构所承受荷载及所处环境状况、探测和分析结构损伤状况及潜在风险。

4.2 西部山区悬索桥检测养护要点

根据西部山区的环境特点和悬索桥的结构特点，西部山区悬索桥检测养护的关键构件有:隧道锚、主缆和吊索系统等。

4.2.1 隧道锚

1）表观状态检查。锚室是否积水、漏油，内墙、盖顶有否开裂、渗漏，排水沟是否有污物堵塞;除湿设备系统运转是否正常。

2）结构性病害检查。锚室内混凝土结构是否有风化，保护层剥落、露筋、钢筋锈蚀等;锚杆与锚碇混凝土的接触界面是否完好，锚杆是否有拔出、滑移迹象，有否沿锚杆渗水致使其锈蚀。

3）锚碇变位观测。锚碇体的不均匀沉降利用健康监测系统监测;而锚碇体的转动则可采用预埋精密倾斜测量仪的方法，观测锚碇体的纵、横向位移和转角。

4.2.2 主缆系统

1）表观状态检查。以散索鞍为起点沿主缆全长检查涂膜有无粉化、开裂、起泡、脱落、锈蚀和机械碰损。重点检查主缆边跨、中跨最低点索夹两侧、主鞍两侧部位有无进水现象。

2）主缆内力检查。主缆内力由健康监测系统直接测定。

3）主缆线形检查。主缆线形检查实际上是检测主缆跨度中间点高程，一般是测出各跨主缆跨度中间点顶面高程、再实测竖向缆径后推算出主缆轴心高程。

4.2.3 吊索系统

1）表观状态检查。检查吊索系统各构件防护涂装油漆是否损坏、有锈蚀;吊索上下锚头防腐层、下锚筒及密封盖的密封、索夹之间直缝、索夹端部与主缆间环缝，以及耳板连接处的填封料是否完好。2）索夹滑移检查。在主缆和索夹上分别做出相对明显的标记，每次定期检查时须量测这两个标记之间的相对位移。3）索夹螺杆内力检查。检查拉杆内力前，应首先检查索夹是否沿主缆滑移［5］。4）吊索索力检查。一般情况下，吊索索力检查和主缆线形检查同时进行，当发现索夹有滑移迹象时，除立即检查索夹内力外，尚需进行吊索内力检查。吊索索力检查，由健康监测系统直接测定。5）吊索断丝及连接件裂纹检查。a.索体钢丝锈蚀断丝检查可借助专用设备，如缆索断丝检测仪。b.连接件裂纹检查。

4.3 桥梁一般评定

桥梁一般评定包括综合技术状况评定和安全状况评定。

综合技术状况评定按JTG/T H21-2011公路桥梁技术状况评定标准桥梁技术状况综合评价方法进行［6］。

安全状况评定主要利用健康监测数据，采用层次分析模型，根据评定指标将全桥及各结构构件的结构安全状况分为一级、二级、三级和四级，各级别分别表示结构安全状况处于“完好”或“良好”“较好”“较差”“差的”或“危险”的状态。

安全状况评定为非强制性要求，桥梁管养单位根据所管辖桥梁状况来确定是否评定，其评定结果供管养单位内部参考，不作为桥梁鉴定的依据。

5 结语

贵州坝陵河大桥目前是国内跨度最大的跨越山区峡谷的在役钢桁梁悬索桥，一端连接隧道锚，地形地质条件复杂，是西部山区悬索桥的典型代表。以坝陵河大桥为研究对象，介绍悬索桥检测养护计划，可为西部山区同类型桥梁检测养护提供参考。

此外，本桥建立了符合自身的电子化巡检系统，规范了巡检养护流程、加快了巡检速度、确保了巡检质量;安装了健康监测系统，以积累结构行为资料，并为识别结构损伤和结构整体安全性提供基础资料。

［1］吴会军，李玉刚.悬索桥的检测及维修方法研究［J］.山西建筑，2008，34（6）：331-332.

［2］周孟波.悬索桥手册［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［3］刘自明.桥梁工程养护与维修手册［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［4］DB 32/T 1648-2010，大跨径悬索桥和斜拉桥养护规范［S］.

［5］刘自明.悬索桥悬吊系统的检查和养护维修［J］.桥梁建设，1999（3）：55-62.

［6］JTG/TH21-2011，公路桥梁技术状况评定标准［S］.

［7］中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院.贵州坝陵河大桥管理养护维修手册［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，工程师