(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400041)

悬索桥，主要由主缆、桥塔、加劲梁、吊索等组成。悬索桥构造简单，受力合理、明确。在移动荷载作用下，桥面荷载由加劲梁传递给吊索，再由吊索传递给主缆，主缆再将荷载传递给桥塔，最后由桥塔传递给地基。尽管我国悬索桥发展较晚，但在近年来，我国相继建成了数十座大跨径悬索桥，如表1，使我国的桥梁建设水平跻身世界前列。然而悬索桥长期处于高温，潮湿的恶劣自然环境，或者由于施工水平的差异，悬索桥存在着各种病害，本文针对悬索桥的常见病害提出悬索桥的加固与维修方法。

表1 世界已建成的十大悬索桥

一、悬索桥的常见病害

(一)主缆病害。主缆的病害主要有以下4个方面[1]：主缆系统涂装层由于人为原因或者气候因素出现开裂、老化；主缆系统缠丝由于施工误差出现松动，环境因素出现腐蚀甚至是断裂；当主缆的涂装层、缠丝等防护体系破坏以后，主缆钢丝就直接暴露在大气环境中，并逐渐腐蚀并最后断裂；在锚室内部由于温度低，积水较多，主缆钢丝更易腐蚀。

(二)吊索及其附属构件的病害。吊索的病害主要有以下3个方面：PE护套长期处于风吹、日晒、雨淋等恶劣环境下容易出现开裂；雨水聚集在锚头附近，易腐蚀内部金属材料；吊索护套受损水分进入护套内部、导致钢丝腐蚀。

(三)加劲梁病害。加劲梁的病害主要有以下4个方面[2]：加劲钢梁涂装层失效，导致钢梁局部发生腐蚀；由于焊接人员的施工水平导致加劲梁焊接不彻底，出现未熔合、未熔透等缺陷；在移动荷载的反复作用下，加劲梁某些缺陷部位会出现应力集中，从而产生疲劳破坏；钢梁之间一般采用螺栓连接，当螺栓由于铆合力不够，或者螺栓出现腐蚀导致螺栓松动等现象。

(四)锚碇病害。锚碇的病害主要有以下3个方面：在外力荷载、温度变化等不利情况下混凝土出现裂缝；裂缝的出现导致水进入混凝土内部，受力钢筋暴露在潮湿环境中导致钢筋锈蚀、断裂；锚碇自重较大，若基础较差，锚碇容易出现变位，影响主缆受力。

二、悬索桥的加固与维修

(一)主缆系统的加固和维修。传统的悬索桥主缆防护体系采用的是腻子+缠丝涂装，随着时间的增加，外层的涂装老化、中间层的缠丝腐蚀断裂，加之腻子含有有毒物质，主缆防护体系逐渐被合成护套防护体系代替，美国布朗公司开发出了高强度、高延伸率的布朗带，该方法可以有效地避免传统腻子涂层的缺陷。现代悬索桥使用较多的是除湿系统，该防护体系不需要涂抹腻子，在主缆钢丝外缠绕钢丝和弹性橡胶带缠包的一种新型防护体系，然后在防护体系内注入干燥的空气。

目前，悬索桥主缆的加固方法主要有以下三种：a、修复部分受损索股。美国华盛顿桥是一座全长1450m的钢悬索桥，检查人员在80年代和90年代初的桥梁定期检查发现，主缆索股中发生锈蚀的钢丝数量在增加，研究人员对主缆的分析表明，在若干索股中已发现的截面削弱，对桥梁主缆的总承载能力只有很小的影响，但仍然需要进行观测以便修复锈蚀部件并防止进一步损坏，维护人员将受损的索股进行了修复。

b、新增辅助主缆。1966年建成的葡萄牙萨拉扎大桥在运营了一段时间后进行扩建，在桥的两岸修建新锚碇，在原有的主缆上方新增辅助主缆，最后在原有吊索之间新增吊索。

c、更换主缆及全部设备。蓬特·杜阿尔特大桥[3]是一座铆接钢结构的悬索桥，在服役了30多年以后，维护人员在对该桥进行了仔细的检查，发现其主缆发生了严重的腐蚀。为了大桥的安全性以及尽可能的延长其寿命，业主决定更换主缆及悬吊系统。

悬索桥主缆不像吊索可以在损坏后进行更换，在国内大部分悬索桥服役时间较短，尽管至今还未有对悬索桥主缆更换或新增主缆的案例，但我们可以学习与借鉴国外对悬索桥主缆加固与维修的成功案例，建议在今后的桥梁加固设计中可以在一定情况下允许对主缆进行加固与维修。

(二)吊索系统的养护和维修。吊索是将主梁恒荷载及移动荷载传递给主缆的传力构件。吊索护套一般由高密度聚乙烯材料组成，但是其使用寿命只有大约10到20年。护套随吊索在荷载作用下进行拉伸，在长期的拉伸荷载作用下，护套会逐渐老化、龟裂。一旦护套出现破坏，腐蚀介质就会进入吊索内部腐蚀吊索钢丝。吊索钢丝含碳量较高，尽管强度很高，但韧性较差。只要腐蚀严重，极有可能吊索断裂，对悬索桥的安全造成极大的影响。维护人员在悬索桥建成以后，只要对吊索进行有效的检查与维护，断索是完全可以避免的。对吊索系统的养护维修主要包括以下内容：a、定期对吊索进行检查，查看护套是否出现老化、开裂；b、检查吊索构件是否出现掉漆，若金属裸露或者出现腐蚀，及时涂防锈漆避免腐蚀；c、检查索夹处嵌缝是否损坏，索夹的泄水孔是否畅通，根据出现的问题采取相应的补救措施；d、检查吊索是否沿着跨中方向发生倾斜，一旦倾斜需要及时予以更换；e、轻轻敲击主缆观察吊索是否会发出异响。

(三)加劲梁系统加固和维修。加劲钢梁由于自重轻、抗弯、扭强度高，制作快捷方便等优点广泛用于大跨悬索桥，但同样伴随着钢材易腐蚀，易疲劳，当钢材厚度不够时，加劲梁易产生局部变形等缺陷。加劲梁系统加固和维修常用方法有以下几种：a、定期检查加劲梁涂层的光泽度、腐蚀程度、以及破损程度等，一经发现立即采取补救措施；b、采用环氧树脂粘贴受损钢板；c、采用低松弛无粘结钢绞线体外预应力束加固受损钢桁架弦杆；d、增加杆件截面使其受力合理。

三、悬索桥加固与维修的意义

悬索桥具有跨度能力大、结构受力明确、造型优美等特点，在大跨度桥梁中已经成为首选。然而悬索桥长期处于恶劣的自然环境、超载荷载作用下使得悬索桥出现了各类病害。悬索桥作为重要的基础设施，对某一地区的经济发展起着重要的作用。一旦悬索桥出现病害，势必会对交通造成很大的影响，对当地经济、人民出行造成一定的负面影响，因此对悬索桥的加固与维修显得十分重要。实际上，旧桥的加固改造费用远远低于新建桥梁，可以为国家节省大量建设投资，这也说明了在今后工程建设中旧桥的加固与维修具有广阔的发展前景和应用空间。