钢管混凝土系杆拱桥的养护分析

潘礼中

（马鞍山市市政管理处，安徽 马鞍山 243000）

0 引言

系杆拱桥具有许多优越性，它不仅结构合理、受力明确、竖向刚度大，无论地基情况如何，在全国各地均能建造，甚至在高速铁路上也被采用。这种桥型不但技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一，结构形式与环境的统一，有不少已经建成的梁（包括变截面连续梁）拱组合的桥梁，已成为城市的标志性建筑，增加了城市的景观效应。与变截面连续梁桥相比，系杆拱桥跨中截面的建筑高度可比连续梁桥降低20%～30%左右，可以缩短引桥长度，降低桥梁的总造价。随着我国钢结构桥梁发展速度的加快、越来越多钢结构桥梁的建成，钢结构桥梁的养护已成为一个重大课题。

1 钢管混凝土系杆拱桥的构造特点

钢管混凝土系杆拱桥的拱肋为钢管混凝土结构，管内灌注混凝土。为避免拱脚部位受到汽车意外撞击，在拱脚段多采用实心混凝土拱肋。拱桥吊杆采用高强镀锌平行钢丝，冷铸镦头锚具，热挤PE防护。吊杆上端固定于拱肋，下端固定于梁底。为避免人为因素对吊杆的损坏，吊杆下端应安装有钢护管，管下安装有减振圈。系杆为此类桥的关键部件，采用钢绞线体外索，由防锈油脂与热挤PE双层防护。两端采用专用体外索锚具，有夹片放松装置，外加防护罩，锚下有一段钢管。系杆束是主桥的“生命”之索，除防撞护墙可防止汽车翻入外，还沿系杆全长设有两层保护。第一层是钢筋混凝土π形保护板，第二层是钢箱。主桥纵、横梁采用预应力混凝土结构。

2 钢管混凝土系杆拱桥养护的重要性

钢桥面板由于其自重轻、生产周期短等优势，在钢结构桥梁的建造中备受青睐。但也有明显的缺点，例如，焊接工作量大，施工要求高。直接承受车轮荷载，疲劳问题突出等，而且一旦钢桥面板开裂，则其刚度降低，导致铺装更难进行，造成车辆对钢桥面板的冲击加大，这样将形成一个“破坏→修复→再破坏→再修复”的恶性循环，这对大桥的寿命是一个极大的隐患。因此，需要建立“桥梁结构设计→施工→养护”的系统工程观念，在设计之初就要将养护工作考虑在内。相反，如果不注意养护或养护方法不当，将会大大缩短桥梁的使用寿命，甚至造成桥毁人亡的严重后果。

在国外，特别是英美等西方发达国家，桥梁的养护、健康检测和修补加固在桥梁领域占主导地位，他们投入了大量的人力物力对桥梁的养护和健康检测进行研究，业已形成较完善的桥梁养护制度。特别是大型桥梁，由于其重要地位和复杂的结构受力形式，根据环境条件和结构特点，对每座桥梁都建立了专门的技术档案、养护制度和健康检测体系，以科学的方法准确把握桥梁的工作状态，对可能出现的隐患及时的预报和评估，及早采取适当的措施避免桥梁的严重损害，延长桥梁的使用寿命，以确保桥梁的安全运营。目前，国内桥梁的养护十分薄弱，大部分中、小型桥梁基本上没有进行养护，即使对大型桥梁，其养护也存在着很大的盲目性，缺少采用定期检查和养护的制度，更没有对桥梁的工作状态的连续监控，一般仅当外观发现严重的问题时才修修补补。对于大型桥梁，缺乏系统科学的保养制度将会显著缩短桥梁的使用寿命，甚至导致重大安全事故的发生。随着时间的推移，由于养护不当，又加上气候的原因，目前我国一些正在使用的桥梁已经出现病害，给桥梁的安全运营带来隐患。

3 钢管混凝土系杆拱桥的养护对策

3.1 钢管混凝土拱肋的养护

对钢管混凝土拱肋（含腹杆及横向联结系）的养护工作主要包括下列内容。

3.1.1 保持焊接的正常状态。当焊缝承受与其方向垂直的交变荷载时，在焊接缺陷及局部应力集中处均易诱发疲劳裂纹。该裂纹一旦形成，在应力与腐蚀介质的共同作用下，裂纹迅速扩展。如不及时修复，会引起严重后果。因此，对拱肋的焊接部位应注意保持焊接的正常状态。若发现桥梁在使用过程中焊接处有异常情况，应注意分析裂缝发生原因，及时处理。

3.1.2 当拱肋出现裂缝后，应由专业技术焊工及时用手电钻在裂纹端钻一直径2～3mm的圆孔，阻止裂纹的扩展，然后用碳弧气刨清除裂纹部位。裂纹清除后，用砂轮打磨干净，预热后用CO2保护焊修复。修复完毕应进行无损检查，确认焊缝缺陷不复存在，否则应重新修补。焊缝修补次数一般不应超过两次。修复工作进行前，应制定相应修补方案及焊接修复工艺，焊接工艺应进行必要的测试与评定。对重要部位焊缝修复，应征得有关专家认可后方可实施。

3.1.3 日常检查过程中，若发现拱肋涂层有TB/T2486标准所列的涂膜劣化等级在2级以上的漆膜损坏，应及时处理。

3.1.4 在确定钢管混凝土的管内有空洞或离析时可先钻孔注入环氧树脂、水泥砂浆后再封闭钻孔。

3.1.5 主梁的挠度值出现异常时要及时限制交通，并应查明原因，委托设计部门计算，采取措施进行处理。

3.2 拱座的养护

3.2.1 在拱座与裸露的钢管混凝土交界段以上露出的钢管表面，若涂层出现褶皱、龟裂，在排除涂层质量、气温、老化等原因外，宜再将包裹混凝土向上延长。

3.2.2 若拱座的外包混凝土出现褶皱、龟裂、裂纹，当无明显变形时，可暂用水泥砂浆涂抹，加强观察，分析原因。待稳定后再根据情况进行修复（如压浆，封闭或凿除裂损部分进行修复）。

3.2.3 对拱座处的积水要及时排除，保持清洁干燥。

3.2.4 每年冬夏来临之前，对裸管段与有外包混凝土的管段交界处要涂厚油脂。

3.3 吊杆及锚具的养护

3.3.1 吊杆涉及桥梁的耐久性和承载能力。吊杆的养护是钢管混凝土拱桥养护工作的重点。吊杆养护的重点部位是上、下锚头处。

3.3.2 冷铸锚头和螺栓是暴露在大气中的，要注意防水防锈，丝扣部分应经常涂润滑油防腐。应定期对吊索系统涂漆防锈，补刷防锈漆。吊杆两端锚固处及锚头、吊杆出口密封处、防护套等部位，发现有损坏时，应及时处治。

3.3.3 当锚头发现裂缝或破损，应更换该吊杆。

3.4 系杆及防护板的养护维修

吊杆、系杆为钢管混凝土系杆拱桥的关键部件，为养护至重点。特别是系杆，是钢管混凝土系杆拱桥的“生命之索”，钢筋锈蚀已成为影响结构使用寿命和安全的主要因素之一。特别是目前设计中采用的高强度材料，桥梁设计时是在材料无缺陷前提下进行的设计，这些材料如果有0.02mm的压痕，即为材料缺口，局部缺口处应力将大大增加，0.05mm压痕为肉眼可见的腐蚀坑，就会大大影响结构的承载力。因此，系杆要避免横向冲击，注意防水、防锈。在钢管及防护罩内均应压注防锈油脂作防护。发现系杆及防护板损坏应及时处理。如发现油脂渗漏，应补注防锈油脂，并找出渗漏部位，加以堵塞。对系杆锚头、锚板防护罩、滚珠轴承等应使其保持在完好状态。混凝土防护板裂缝宽度超过0.2mm者应压浆修补。

3.5 钢筋混凝土及预应力混凝土梁的养护

在检查中若发现混凝土有开裂现象，应注意观察其发展情况。待稳定后，再根据开裂情况，进行修复。如裂缝发展严重时，应查明原因，咨询专家、委托设计或科研单位，采取加固处理措施。若发现混凝土有露筋、剥落等现象，应及时修补。

4 结语

钢管混凝土系杆拱桥，作为一种新型桥梁，国内目前尚未出台关于该类桥梁完整的设计规范，更无成熟的使用和养护经验可供借鉴。如何对这些已建桥梁进行规范化管理、及时进行检查与养护维修工作，最大限度地延长桥梁的使用寿命已成为必须面临的新课题。因此，有必要对钢管混凝土系杆拱桥养护技术进行研究，以便有计划地改善此类桥梁结构的技术状态，确保桥梁的安全运营，最大限度地延长桥梁的使用寿命。