徐启岍

(南京江北新区铁路建设投资有限责任公司,江苏 南京 210032)

0 引 言

为了能够保证既有桥梁安全可靠运行，并尽可能的延长桥梁的使用寿命，需要加强对桥梁的定期检查工作，通过全面描述桥梁各部件的状态，对桥梁的技术状况进行系统科学的评价，并为桥梁养护、加固和维修工作提供一定的数据参考，使得桥梁能够持续保持安全运行的工作状态。下面主要以某桥梁斜拉索作为背景进行技术状况检测。

1 工程概述

某桥梁工程项目是一座跨江的曲线形独塔双索面斜拉桥，桥梁工程项目的主桥部分为塔梁墩固结体系，桥跨布置为350 m。桥梁主塔采取曲线H形全混凝土塔结构，斜拉索布置为扇形双索面，两侧共有12对拉索斜拉索，在两端和塔端均采取张拉端锚具。由于人为因素在塔段预埋管口位置曾经出现失火事故，导致斜拉索损伤严重，为了保护该桥的持续安全、稳定运行，避免斜拉索损伤带来的永久性和安全性方面的隐患。需要对斜拉索相关构件进行专项检测，并结合检测结果对斜拉索受损程度进行系统科学的估算和分析，据此评判斜拉索使用的安全性，为斜拉索的维修提供重要参考[1]。

2 斜拉索外观病害

2.1 PE护套病害

在拆除缠包袋之后对斜拉桥斜拉索的PE护套外观状况进行检查，并根据检查结果发现，有80多根斜拉索的PE护套存在不同程度的病害，主要包括表面损伤、环向开裂、横向断裂以及纵向开裂等。斜拉桥有43根斜拉索的PE护套存在环向断裂以及开裂的严重病害，环向断裂最大宽度能够达到50 mm，护套断裂或者开裂在十处以上的斜拉索有8根。对于单根斜拉索来说，PE护套环向开裂或者断裂沿着索向方向均匀相对分布，间距为2 m左右，分布在拉索下部或者中部。PE护套断裂或者开裂在1～9处的斜拉索有35个，未发现开裂或者断裂的斜拉索有60根。针对PE护套的病害原因进行分析，主要可以将之归因为材料自然老化、环境荷载作用以及PE护套材料施工工艺和批次不同这三种[2]。

首先，斜拉索的PE护套开裂分布较多，而且分布比较均匀，说明材料已经存在严重老化的问题，该斜拉桥已经运行超过十年，在长期日晒风吹、自然条件因素的作用下，斜拉索的PE护套难免会存在老化和韧性下降的问题。而且我国在早期桥梁缆索系统建设时，大部分的使用寿命设置在20年以下。其次，PE护套由于施工工艺不同和原材料批次不同，导致桥梁单根斜拉索开裂或者断裂的数量，沿着索向总体呈现均匀分布的特征，断裂或者开裂数量较多的斜拉索主要集中在6号到18号。这主要可能由于该批次的PE护套原材料与其他不相同或者施工工艺存在差异。另外，在高应力状态下，PE护套容易出现老化细微裂纹问题，由于反复热胀冷缩的作用以及环境温度车辆荷载和风雨震动等因素的长期作用之下，PE护套容易沿着索长方向变形伸缩不均匀，导致初始缺陷裂纹逐渐扩大以及老化裂纹扩展问题，最终形成环状断裂[3]。

2.2 斜拉索专项检查工作

某测试公司针对更换下的斜拉索进行了专项检测检查，发现斜拉索存在15处表观缺陷，缺陷损伤程度较轻，并没有露出里面的钢丝。打开斜拉索PE护套发现内部和缠包带的表面存在水汽，个别部位缠包带断裂和变色，缠包带断裂位置所缠绕的钢丝也相应断裂，超声检测锚头部位并没有发现异常的结果，也没有出现超标的缺陷静载试验。结果表明，试验可以满足静载试验中静载破断索力不小于拉锁公称破断索力95%的要求。钢丝锈蚀检查发现有12%的钢丝出现轻微锈蚀，有24%的钢丝出现中度锈蚀，62%的钢丝出现重度锈蚀。

2.3 主梁振动检测以及模态识别

加强对桥梁结构振动性能的检测对于正确进行桥梁抗震设计以及维护检测桥梁的状态有着至关重要的意义，桥梁结构的振动特性主要包括桥梁的自振频率以及主振型式。进行抗震设计及结构动力学分析的重要参数也是通过使用阶段判断桥梁是否存在损伤的关键依据，由于该斜拉桥项目交通运输十分繁忙，在进行桥梁检测过程中，需要注意维护当地交通的正常通行，尽可能的减少对正常交通所造成的影响和干扰。因此，在此项目中，不采用加载设备的脉动测试进行结构模态测试，采用改进的特殊系统实现算法，将采集到的振动信号进行模态参数识别。从检测结果可以发现，竖向阵型频率测量值与有限元分析结果基本一致，误差控制在4%以内，说明斜拉桥整体动态性能比较良好。

2.4 桥梁主梁检查

桥梁主梁采取单箱三室截面，箱式被加进横梁分割成60个阶段。主梁箱式的主要病害表现为箱内横向裂缝和纵向裂缝，裂缝多位于顶板正中以及中式顶板倒角位置处。裂缝长度多为施工阶段内纵向伸长，分布并不均匀。横向裂缝多位于中间施工阶段内，横向裂缝宽度较小，个别裂缝宽度可以达到0.2 mm。有的边式衡量斜向裂缝在两对面内呈现对称分布的状态，缝宽约在0.1 mm，缝长约为400 mm，每个横梁上存在三条左右斜向和横向裂缝。在横梁以及顶板底部接触处出现横向裂缝，此裂缝相对比较狭窄，缝宽约为0.05 mm。桥梁左右边是顶板倒角位置处，普遍存在纵向裂缝，纵向裂缝在阶段内每个施工阶段都均匀分布。裂缝长度以及宽度无规律，有的裂缝断断续续，有的阶段内部裂缝比较狭窄，基本在0.08 mm，个别裂缝宽度可以达到0.15 mm。

2.5 安全性分析

为了能够更好地探究斜拉索钢丝锈蚀是否影响斜拉索索力，需要结合近期测试的索力结果进行对比分析。根据最近几年来测试的索力测量结果可以发现，所有斜拉索的力学测试结果均处于相对稳定的状态。对于PE护套开裂或者断裂数量较多的斜拉索以及相邻的斜拉索来说，索力值也没有发生明显的改变。由此可见，钢丝当前的锈蚀状况并没有明显影响索力，在充分考虑钢丝锈蚀率、不利荷载组合引起的理论索力增量以及实测恒载索力等相关条件之后，当前技术条件下索力安全系数最小值为2.65，大于国家规定的2.5的要求，满足相关规范要求的索利安全系数。其次，分析斜拉索钢丝锈蚀是否会影响主梁线形状态，对近期的主梁高层实测结果进行分析，对比索力值，与上期观测数值比较。该斜拉桥边跨主梁桥面线形累计变化量比较小，一般控制在10 mm以内。中跨主梁桥面线形相比以往观测值来说明显下挠，累计最大下挠量为122 mm。最近三年主桥桥面高程测量变化量均在10 mm以内，中跨主梁下挠趋于平稳。目前斜拉索钢丝锈蚀状态与主梁线形变化并没有直接的联系。

3 结束语

综上所述，加强对运营期桥梁斜拉索技术状况的研究，对于保障斜拉索正常、稳定、安全的运行有着至关重要的意义，需要加强对斜拉索桥梁技术检测工作的重视，明确斜拉索桥梁运营过程中可能存在的风险因素。安全问题，并采取针对性的措施进行解决和控制，明确斜拉索质量问题的来源，采取科学措施进行规避，保证斜拉索桥梁可以安全通行。