钢管混凝土拱桥的使用管理和养护

张妙平

(福建建工集团总公司，福建福州 350001)

钢管混凝土拱桥的使用管理和养护

张妙平

(福建建工集团总公司，福建福州 350001)

从拱肋、吊杆、系杆、混凝土结构四方面详细介绍了钢管混凝土拱桥使用管理检查的内容和养护方法，指出应对钢管混凝土拱桥进行定期检查和维修，以延长桥梁的使用寿命。

钢管混凝土拱桥，维护，拱肋，检查

0 引言

为了有效提高拱桥主拱肋的承载能力，钢管混凝土拱桥结合了钢材和混凝土两种材料的优势，将混凝土填充进拱肋，提高了该桥型的适用跨径，同时使相应的造价降低，使其得到了快速发展，但同时在后期的使用中也出现了一系列病害。

钢管混凝土拱桥有其自身的管理和养护的特殊要求，需定期进行维修改造。如不注意检查将会缩短桥梁的使用寿命，甚至造成桥毁人亡的严重后果。四川宜宾小南门金沙江大桥的事故就是一个典型的例子［8，9］。因此，须加强已建桥梁的规范化管理和及时性检查。

1 拱肋

拱肋处于自然环境中，表面钢管受大气腐蚀影响很大，对拱脚部分则还可能有其他的环境腐蚀，如海水腐蚀、淡水腐蚀、土壤腐蚀等等。钢管表面都必须采用涂层防护，以避免钢材和腐蚀介质直接接触，这是钢材防腐蚀的良好方法［1］。

除了要对防锈体系的设计重点考虑外，还要对涂层、焊缝经常进行检查，看涂层有无损坏或剥落，焊缝处有无开裂。TB/T 2486标准对拱肋涂层有严格的要求，若发现存在涂膜劣化等级2级以上的漆膜损坏，工程师应在除锈的基础上，根据原防锈体系进行补漆。拱肋的裂缝要及时处理，防止其继续发展，裂纹端部用钻机钻出直径2 mm～3 mm的圆孔，清除裂纹周围的锈渍等并打磨，宜采用 CO2气体保护焊进行修复［1，6］。

钢管混凝土检查的另一个重点是拱肋内部混凝土的密实性。拱肋灌制混凝土，用高压把混凝土从拱脚灌入，并向上顶升，利用混凝土的自重及附着式振动器共同作用实现混凝土的振捣，但由于拱肋为曲线线型，施工难度大，管内混凝土难以做到绝对密实，这就使钢材与混凝土并没有可靠的结合在一起。

在白天日照影响下，拱肋吸热升温，钢管壁薄体积小，吸收一定热量就能迅速膨胀，而混凝土受钢材隔绝，升温缓慢，同时混凝土实体的体积大，要达到整体膨胀需要较大的能量，这就存在一定的时间差，使钢管与混凝土不能一起膨胀，造成两者的脱离。相反，当夜晚温度降低时，混凝土受到钢管的紧箍力作用，收缩和徐变加速。这种反复作用下，钢管与混凝土产生一定的脱离是很难避免的。使用过程中，管理部门必须定期对钢管中混凝土的密实性进行检测。

2 吊杆

吊杆钢丝防腐形式很多，如外包塑料管或钢管后内灌注水泥浆、外包PE等等。但由于这些防护方法仍旧没能将吊杆钢丝与外界完全隔绝，水气还是能渗入钢丝内部，降低吊杆的安全性，有的甚至发生了恶性事故。

广西三岸邕江大桥维修中的防水阻潮和除锈措施值得借鉴。对于已有开裂的吊杆保护层，用有机硅胶注入其中，并用防腐胶带密闭开裂位置，接着使用玻璃纤维布在保护层外进行缠绕，使吊杆修复后的位置不发生脱落，最后现场焊接不锈钢套管。对于排水的位置设置在下侧锚头锚垫板处，抽真空并填充氮气，保证与空气的隔绝［5］。

对于已有的锈蚀要及时进行除锈防锈。广西三岸邕江大桥的做法是：1)更换保护罩，重新安装不锈钢管护套;2)锚杯除锈涂油。取下锚杯，将锚杯表面的锈迹用钢丝刷除锈，并清理干净，然后涂刷蓝星牌XL-C038型除锈剂;3)往保护罩内填充防腐油脂，首先清除墩头间的残胶，然后填充黄油;4)安装保护罩。

随着技术的发展，目前吊杆大多设计成可以随时更换的形式，在进行吊杆更换时，必须注意防水排水。合肥市某中承式吊杆拱桥在加固改造中，采用工具吊杆使力二次转换的施工方案。工具吊杆作为过渡构件，安装于待更换吊杆一侧，张拉工具吊杆至待更换吊杆设计索力值，此时可逐步对原吊杆进行放张，注意随时监测工具吊杆的索力情况，放张完成逐根切除旧吊杆内的钢丝，安装新吊杆并进行张拉，最后拆除工具吊杆，完成更换吊杆的过程。在更换的过程中，要保持吊杆与纵横梁间交点的上下位移控制在±3 mm内。

更换吊杆的过程中，吊杆与纵横梁三者间交点的上下位移值是控制的关键，在进行千斤顶张拉和放张时，一定要分级进行作业，使索力的转移平稳，同时保持纵梁的位置基本不动。现场操作人员明确分工，仔细观测，每一次桥面变形，都需要预警，并分析原因，及时控制各项指标。在整个更换过程中，纵梁的位置基本上处于不变的状态［11］，位移值控制在±3 mm内。

3 系杆

设置系杆的目的是平衡水平推力。系杆一般采用双层防护装置加以保护，两端采用专用体外索锚具，有夹片放松装置，外加防护罩［2］。系杆经常会因疲劳而受损，锚固端排水不当会造成积水锈蚀，进而使系杆在水中生锈，引发断裂的病害。

广东佛陈大桥的系杆并没有进行有效保护，在内部简单的注入黄油，随着黄油的损失，系杆间存在空隙，外保护层不当所造成的渗水就引起系杆的腐蚀。2000年相关单位进行加固时，发现系杆预应力钢丝单束锈断了 31 根，占总数的 12．9%［1，7］，见图 1。所以必须更换系杆。新系杆139Ф7镀锌丝冷铸墩头锚，每边4束，每束都采用热挤 PE外防护，见图2。

系杆设置在拱脚，平衡拱肋产生的大部分水平推力，在整个结构中起到重要的作用。系杆内部的张力无疑是相当大的数值，如果由于卸去旧系杆的张力导致系杆承载力不够，将导致拱脚向外移动，可能拉断所有的系杆并整体倒塌，如果由于新系杆张力过大导致拱脚向内移动，可能使新系杆断裂，所以系杆的更换技术复杂，同时有极高的风险。因此工程师应在各个部位使用应变片、传感器及其他精密测量进行实时监控，所有数据用计算机进行运算并检查无误后，再操作下一步骤［7］。

图1 广东佛陈大桥系杆断裂

图2 广东佛陈大桥新系杆锚头

在钢管混凝土拱桥投入使用的过程中，系杆钢绞线的应力会发生损失，进行定期检查时，如发现损失值已超过容许范围，或者各钢绞线有不一致的损失导致松紧不均匀，应予补张拉或调整各钢束应力，使其保持共同受力［10］。

4 混凝土结构

对于混凝土结构部分，除了定期检查钢筋混凝土的纵、横梁，桥面板等有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀情况，还特别要注意系杆、吊杆等预应力锚固区和拱座。

一般的，在接养大桥以后及投入运行后3年～5年或每隔5年～10年要对裸露的钢管混凝土作一次全面的探测。探 测的内容主要是管内混凝土的密实性，钢管与混凝土之间是否有较大的空隙。如广东佛陈大桥在检修过程中用超声波对钢管拱进行全面检测［7］，结果表明钢管与混凝土剥离的比例达30%，缝隙宽度0．5 mm～310 mm。外观检查，钢管锈蚀比较严重，见图3。

经过研究，为确保拱的安全，采用中科院中化-798灌浆材料进行压浆处理。该材料渗透性强，几乎无收缩，60 d后强度可达60 MPa。拱的防锈处理采用热喷金属防护，电弧喷铝，厚度不小于150 μm。主要工序为喷砂除锈、电弧喷铝和表面封闭漆。压浆图见图4。

图3 钢管表面锈蚀

图4 压浆图

预应力锚固区的混凝土经常出现开裂，沿预应力筋方向混凝土表面出现纵向裂缝。若出现空洞、风化剥落等情况先将部分清除，再根据情况采用高标号混凝土或水泥砂浆填补，若产生裂缝，裂缝不大时采用压力灌浆法灌注环养树脂封闭，严重时应按具体情况采取加固措施，并加强观察［3］。

桥道系、支座、伸缩缝等是直接与车辆作用，直接暴露于环境中极易损害部分，要经常检查与养护。解放大桥桥面破坏图见图5。特别指出，钢管混凝土拱桥桥面板最容易出现裂缝的地方很多是在吊杆位置，并且多为横向裂缝，见图6。

图5 解放大桥桥面露筋

图6 安溪铭选大桥吊杆位置裂缝

对于拱座，经常检查拱座是否滑动、倾斜、下沉，是否有冻胀、开裂、露筋等现象，保持拱座、过渡墩结构表面的整洁，及时清除其表面的青苔、杂草和污秽物。及时修补结构表面的混凝土剥落、蜂窝麻面、裂缝等病害［1］。邳州京杭运河特大桥在每年丰水来临之前，拱座处常水位以下的主拱肋和拱肋，采用黄油、玛脂之类的防水油脂进行涂抹，也采用玻璃布包扎，尽量减少河水浸泡造成对钢构件的锈蚀［3］。

［1］陈宝春．钢管混凝土拱桥［M］．第2版．北京：人民交通出版社，2006．

［2］杨文渊，徐 编．桥梁维修与加固［M］．北京：人民交通出版社，1989：12．

［3］朱新春．邳州京杭运河特大桥运营养护维修要点［J］．上海公路，2005(9)：11-13．

［4］荆秀芬．钢管混凝土系杆拱桥养护技术研究［J］．桥梁建设，2002(6)：52-55．

［5］刘道宣．三岸邕江大桥吊杆的早期病害与养护［J］．广东交通科技，2003(6)：78-79．

［6］林宏石，李志能．钢管混凝土系杆拱桥的养护［J］．公路，2001(18)：35-37．

［7］李烈佩，罗 宇．佛陈大桥系杆拱的加固及认识［J］．广东公路交通，2001(4)：102-103．

［8］张秀成，谢 奎，任毅勇．浅析“宜宾市小南门金沙江大桥”桥塌原因与修缮方案［J］．河南城建高等专科学校学报，2002(32)：55-57．

［9］魏建东．宜宾小南门大桥的抢修加固与恢复工程［J］．公路，2003(21)：76-78．

［10］王永新，王信棠，张小江．钢管混凝土拱桥的科学管养［J］．技术论坛，2009(30)：89-90．

［11］李先强．中承式吊杆拱桥加固改造的一次成功尝试［J］．当代建设，2002(4)：72-73．

Usage management and maintenance of concrete-filled tube arch bridge

ZHANG Miao-ping

(Fujian Construction Industry Group Headquarter Co．，Ltd，Fuzhou 350001，China)

The paper introduces the usage management and maintenance of concrete-filled tube arch bridge from four aspects of arch rib，suspender，tie bar and concrete structure，and points out regular inspection and maintenance for concrete-filled tube arch bridge，so as to prolong its life expectancy．

concrete-filled tube arch bridge，maintenance，arch rib，inspection

U443

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.057

1009-6825(2013)10-0161-02

2013-01-01

张妙平(1984-)，男，硕士，工程师