跨海斜拉桥养护的易损性构件分析

刘渊

摘 要：随着交通量快速增长，早期设计跨海斜拉桥结构形式复杂，所处海洋性环境较恶劣，对养护工作水平提出更高要求。以汕头礐石大桥为例，分析影响礐石大桥养护工作的不利因素，对重点构件的易损性进行分析，并提出对应的维护处治技术措施，对礐石大桥养护现状提出一些建议。可为同类型桥梁的养护工作提供技术参考。

关键词：跨海斜拉桥;礐石大桥;桥梁养护;易损性分析

汕头礐石大桥位于海洋环境中，交通量增长较快，随着海洋环境长期侵蚀、材料老化、结构性能退化及车辆反复荷载、风振等因素下的疲劳作用，大桥结构的承载能力、服务水平势必出现下降趋势[1]。此外施工质量控制的差异性，也会对大桥的结构安全造成不定量的影响[2]。故分析礐石大桥养护的影响因素，对各部分构件的易损性进行分析，提出可行的维护处治的技术措施，为其它同类型跨海斜拉桥的养护提供参考。

1 汕头礐石大桥概况

汕头礐石大桥为双塔双索面钢-砼结构斜拉桥，主跨518 m，主桥906 m（钢箱梁长718 m），桥面总宽30.35 m，桥塔为钢筋砼钻石形结构，塔身高148 m，双向6车道（如图1）。

2 礐石大桥养护的影响因素

大桥跨越榕江濒临海洋，钢箱梁、主塔等构件长期暴露在腐蚀性极强的海洋性环境中，且受台风、热带风暴、海水等影响，其结构涂装的退化尤为明显，对已运营22年的跨海特大桥耐久性、安全性都是很大的挑战[3]。另外，大桥在运营期也将面临大量的风险事件，如地震、风致灾害、车辆撞击、车辆超载、危险品运输、钢结构疲劳、防腐涂装脱落、火灾大雾等风险，这些风险事件都可能引发或者导致礐石大桥工程事故、危害公共安全及社会安全，并对礐石大桥维修养护工作带来不利影响，主要不利因素有如下几个方面：

（1）礐石大桥为特大型斜拉桥，结构形式复杂，构件种类繁多。

（2）桥梁地处海洋性环境中，自然环境恶劣，带来结构涂层某些形式上或程度上比较鲜明的病害特征。

（3）根据交通量预测，未来过桥车辆荷载日益严峻;特别近年来经济发展迅猛，通行量已达9万辆，大桥已处于超负荷的运营状态。

（4）桥梁管养对大桥管养人员的专业水平提出了更高需求与目前管养部门存在流程不标准、不专业、缺乏精细化管理的矛盾，也会给桥梁管养带来很多风险隐患，也使管养单位的决策管理责任部門承受较大的风险。

（5）其它可能引发或导致大桥工程事故、危害公共安全及社会安全的风险源，如台风、地震风险等等。

3 礐石大桥重点易损构件分析

礐石大桥是拉索体系桥梁，病害较复杂，其结构损伤分析将运用最新的结构损伤机理的知识，通过检测、类似桥梁养护状况的调研，分析大桥的结构易损部位，并在此基础上提出具体的针对性维修和养护措施。

3.1 斜拉索易损性分析

斜拉索构件的病害主要有斜拉索套管破损、锚管锈蚀、锚头锈蚀及阻尼器锈蚀等病害情况。斜拉索套管破损是指在受空气湿度、日照等自然因素老化或外力作用，PE套管产生龟裂、破损等现象。外观表现即为在使用过程中产生开裂破损，可人工表观检查，通过修复PE护套保持完好。斜拉索锚管锈蚀为当锚管防腐蚀，外观表现为表面黄色锈斑，人工表观检查发现，如锈蚀不严重，应重新进行涂装，要求与原施工工艺相同，如发现锈蚀严重有断裂的可能，则应及时更换。拉索锚头锈蚀为下锚头加劲板出现锈蚀，主要原因为加劲板处积水导致，该病害需要借助检修车进行人工外观检查，如锈蚀不严重，应重新进行涂装，如发现锈蚀严重有断裂的可能，则应及时更换。

3.2 主塔易损性分析

斜拉桥主塔主要有主塔倾斜、主塔砼表面病害及主塔渗漏水等病害[4]。主塔倾斜是由于主塔两侧斜拉索水平拉力的不平衡等原因造成的主塔倾斜，塔顶偏移超过限值，根部出现水平裂缝等现象的病害。产生的主要原因为主塔呈现出非中心受拉的状态，斜拉索在塔柱顶两侧水平分力不平衡导致。该病害可通过测量主塔偏位来检查，并可通过调节斜拉索索力来恢复主塔的平衡受力;主塔砼表面病害为主塔表面出现蜂窝、麻面、裂缝或者砼保护层剥落、漏筋现象、钢筋锈胀开裂的现象。该病害的产生可由外荷载直接应力或次应力引起或者有变形引起，变形包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等，主塔砼表面病害可通过检查裂缝出现范围、裂缝长度和宽度及检查钢筋锈蚀电位或电阻率的方法来判断该病害的严重程度，依据检查结果进行封闭或灌浆处理，对蜂窝、麻面、剥落部分进行填补。

3.3 钢箱梁易损性分析

斜拉桥钢箱梁的病害主要有钢箱梁高强螺栓锈蚀、延迟断裂、防腐涂层劣化等病害[4]。钢箱梁高强螺栓锈蚀的原因主要为箱内拼接带外腹板与底板交接处积水导致，可通过人工检查记录高强螺栓的位置及锈蚀程度，对结构无影响的锈蚀螺栓对其进行锈迹清除干净后重新涂装，对于锈蚀严重的高强螺栓则需要进行更换处理。钢箱梁防腐涂层老化是钢构件涂层表面出现白化、起皱、表面粉化、变色、剥落等现象。该病害发生原因主要为季节的温度变化，尤其是在夏季高温情况下，顶板温度高，加上车辆作用导致涂层脱落，涂装损坏，另外，钢箱梁暴露在海洋性环境中，受腐蚀性空气及水气影响导致。对于该病害需重点关注钢箱梁内顶板涂层，可将锈迹清除干净后重新涂装。

3.4 钢箱梁和PC砼箱梁连接处易损性分析

钢箱梁与PC砼梁连接处的病害，是由于钢筋砼箱梁与钢箱梁接头在材料上的差异，当钢筋砼浇注完成后，在凝固过程中存在内应力的差异导致的[1]。外观表现主要为接头处出现多条竖向裂纹，对于该病害，可通过表观检查发现，并需进行裂缝发展观测，若裂缝情况较轻微且无发展，则采用环氧树脂封闭即可，若裂缝较大，且存在发展情况，则需要进行局部分析，来做进一步判断处理。礐石大桥钢箱梁和PC砼箱梁连接处现已发现多条竖向裂缝，经检查无发展迹象，现已采用灌浆封闭处理。

4 结论与建议

本文以汕头礐石大桥养护重点为例，分析了跨海斜拉桥养护工作的不利影响因素，同时对跨海斜拉桥重点结构的易损性进行了分析，所得结论可为其它同类桥梁提供技术参考。

为更好地做好桥梁养护工作，建议桥梁管养部门充分利用现代科技，建立大桥管养信息化系统，大力推行智能化养护借助互联网、大数据等技术，开展大型桥梁的自动化结构健康监测系统，动态反馈监测结果至管养平台，及时为大桥安全、高效、经济运营管理养护决策提供帮助。

参考文献：

[1]中铁桥隧技术有限公司.汕头礐石大桥养护管理手册[R].2020.

[2]章海涛.跨海斜拉桥结构预防性养护阶段的检测养护内容与技术措施研究[J].城市道桥与防洪，2019（7）：196-200.

[3]杨朝辉，张丽芳，艾军，等.国内外大跨度钢箱梁桥养护规范对比研究[J].交通标准化，2013，7（13）：8-11.

[4]李寒.跨海斜拉桥涂层预养护时机选择与技术措施研究[J].管理施工，2020，10（10）：130-134.