幾乎所有的服役橋梁,其拉索都存在不同程度的病害。眾多橋梁由于管養(yǎng)不善,導(dǎo)致拉索病害日益發(fā)展。相當(dāng)一部分建成后短時間內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的問題,不得不提前大修,甚至提前換索,浪費(fèi)極大。此類結(jié)構(gòu)隱患,致使結(jié)構(gòu)垮塌也屢見不鮮,嚴(yán)重威脅著工程及人民生命財產(chǎn)的安全[1]。
橋梁拉索常見的病害有:下端預(yù)埋管水患與拉索(索體與錨頭)腐蝕、HDPE護(hù)套老化與應(yīng)力開裂、拱橋短吊桿問題、拉索風(fēng)雨激振、懸索橋主纜系統(tǒng)腐蝕等。
腐蝕是影響拉索壽命的主因
下端預(yù)埋管水患
下端預(yù)埋管水患是指斜拉橋、拱橋、懸索橋等梁端預(yù)埋管,因水或水汽造成拉索索體與錨頭腐蝕的病害。一般來說,預(yù)埋管水患是雨水直接流入預(yù)埋管內(nèi)浸泡拉索與錨頭,或因預(yù)埋管處的密封性缺陷,大氣中的潮濕空氣進(jìn)入預(yù)埋管內(nèi)后,造成預(yù)埋管內(nèi)潮濕度升高,或冷凝積水。下端預(yù)埋管水患是最為普遍存在的現(xiàn)象,也是影響橋梁拉索使用壽命與安全的最大威脅。
下端預(yù)埋管水患的形成主要原因有:
下端防水罩存在質(zhì)量問題,或因未及時維修、未按要求施工導(dǎo)致其喪失防水功能,雨水直接流入預(yù)埋管內(nèi),浸泡拉索與錨頭。以往的設(shè)計理念認(rèn)為,下端預(yù)埋管應(yīng)設(shè)置排水構(gòu)造。然而,實踐經(jīng)驗告訴我們,排水孔長期使用后,堵塞嚴(yán)重,無法排水。例如福州青州閩江大橋80%以上的下錨頭發(fā)現(xiàn)下雨后都有積水[1];柳州文惠橋自建成后,水長期浸泡下端錨頭,梁底長期滴水,不到10年時間形成35cm長的鐘乳石狀結(jié)石[1];泉南高速公路南寧六景大橋積水充滿整個預(yù)埋管;瑞典烏德瓦拉橋(UddevalaBridge)也是不斷有雨水進(jìn)入下端錨頭[4];南昌八一大橋因防水罩失效,下端預(yù)埋管內(nèi)長期潮濕度高,造成斜拉索下端錨頭銹蝕嚴(yán)重,2009年全面換索;杭瑞高速公路九景段鄱陽湖大橋也因防水罩失效,下端預(yù)埋管長期積水,后經(jīng)系統(tǒng)、專業(yè)技術(shù)養(yǎng)護(hù),拉索得到有效保護(hù)。其中,鄱陽湖大橋通過專業(yè)技術(shù)養(yǎng)護(hù)有效延長拉索的使用壽命,保證橋梁的使用安全,對結(jié)構(gòu)管養(yǎng)啟示頗多。
a 柳州文惠橋下端積水
b 瑞典烏德瓦拉橋下端錨頭進(jìn)水
圖1 拉索下端預(yù)埋管水患
HDPE護(hù)套老化與應(yīng)力開裂
HDPE(高密度聚乙烯)護(hù)套主要功能是防護(hù)拉索。上世紀(jì)80年代,自廣州海印大橋斜拉索采用HDPE護(hù)套后,我國開始在平行鋼絲類拉索上大量應(yīng)用。之后幾年,業(yè)內(nèi)人士發(fā)現(xiàn),拉索HDPE護(hù)套與電纜的護(hù)套完全不同,拉索的HDPE護(hù)套在使用后的短短幾年內(nèi)就出現(xiàn)嚴(yán)重的老化和開裂。雨水進(jìn)入拉索內(nèi)部,造成拉索鋼絲銹蝕。橋梁拉索HDPE護(hù)套之所以較電纜護(hù)套更容易老化與應(yīng)力開裂,排除材料、加工工藝等等因素外,最根本的原因就是橋梁平行鋼絲拉索的結(jié)構(gòu)特點。當(dāng)拉索掛索張拉后,HDPE護(hù)套隨索體受力伸長,HDPE護(hù)套長期處在3~5Mpa以上的應(yīng)力狀態(tài)下工作(如果HDPE護(hù)套加工冷卻不當(dāng)可達(dá)9Mpa)。平行鋼絲拉索的構(gòu)造及HDPE護(hù)套的受力狀態(tài)如圖2所示。
圖2 平行鋼絲拉索構(gòu)造
HDPE護(hù)套老化的特征是護(hù)套表面出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋,HDPE材料延性、機(jī)械強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)大大降低。影響HDPE護(hù)套老化的因素一般與材料的性能、擠塑成型工藝(加熱溫度、 加熱時間、冷卻方式與冷卻時間)、使用環(huán)境(紫外線強(qiáng)度、雨水沖淋、腐蝕、內(nèi)應(yīng)力)等有關(guān)。
HDPE護(hù)套開裂的特征是護(hù)套環(huán)向應(yīng)力開裂,HDPE材料延性、機(jī)械強(qiáng)度等力學(xué)性能指標(biāo)沒有明顯下降。影響HDPE護(hù)套環(huán)向應(yīng)力開裂的因素與影響老化的因素基本相同,但最主要的因素是材料的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能、內(nèi)應(yīng)力的大小和紫外線的強(qiáng)度。HDPE護(hù)套的老化與應(yīng)力開裂一般從迎光面開始。
提高拉索HDPE護(hù)套使用壽命可采取以下方法與措施:
1.不同的HDPE材料,其耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能指標(biāo)迥異。一般來說,HDPE材料應(yīng)力開裂性與其環(huán)境應(yīng)力開裂性能指標(biāo)正相關(guān)。然而,由于認(rèn)識不足,我國早期的橋梁拉索標(biāo)準(zhǔn)要求HDPE材料耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能僅為1500h。工程經(jīng)驗證明,橋梁拉索用HDPE材料耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能應(yīng)達(dá)到5000h以上。
2.HDPE護(hù)套在熱擠塑成型冷卻時有殘余的內(nèi)應(yīng)力,正常使用時受到拉應(yīng)力。高分子材料在長期連續(xù)拉應(yīng)力及環(huán)境因素的作用下,聚合物分子的結(jié)合能力下降,分子結(jié)合鍵斷裂,應(yīng)力開裂。環(huán)境應(yīng)力開裂試驗證明[1],當(dāng)應(yīng)力水平降到一定程度時,高分子材料開裂時間理論上趨向持久極限、永不開裂。天津永和公路大橋,其斜拉索PE護(hù)套在無張拉應(yīng)力狀態(tài)下使用20年也未開裂和老化。實際工程已證明,單元式鋼絞線類型的拉索,大、小HDPE護(hù)套在無粘結(jié)和半無粘結(jié)狀態(tài)下工作,服役30年以后,也未發(fā)現(xiàn)HDPE護(hù)套環(huán)境應(yīng)力開裂。因此,如果條件允許,橋梁拉索使用的HDPE材料應(yīng)避免與結(jié)構(gòu)參與共同受力。
3.HDPE護(hù)套損傷就是一個潛在的開裂源。所以,應(yīng)做好應(yīng)有的防護(hù)措施,避免在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等過程中損傷HDPE護(hù)套。目前,大多數(shù)的HDPE護(hù)套損傷后都采用二次熱熔修補(bǔ)。我們已經(jīng)知道,HDPE材料二次熱熔其性能有較大的下降,所以,修補(bǔ)后的HDPE護(hù)套更易老化,更易開裂,開裂時間會更短。如果條件允許,建議采用纏包方法修復(fù)HDPE護(hù)套。
4.紫外線的照射會加速HDPE護(hù)套的老化與應(yīng)力開裂。采用纏包方法不僅可以修復(fù)受損的HDPE護(hù)套,更可以隔離紫外線、雨水和腐蝕性氣體對HDPE護(hù)套的浸蝕作用,實現(xiàn)HDPE護(hù)套與索體同等壽命?,F(xiàn)役橋梁,如果HDPE護(hù)套出現(xiàn)老化與應(yīng)力開裂的問題,在未產(chǎn)生開創(chuàng)性裂紋時,纏包修復(fù)是行之有效的辦法。
拱橋短吊桿問題
對于中(下)承式拱橋來說,橋面系及荷載是通過吊桿承受的。當(dāng)溫度變化時,橋面系將產(chǎn)生縱橋向的縱向位移,吊桿擺動。一般來說,拱圈端吊桿是固定不動的,吊桿擺動量與橋面系的縱向位移、吊桿的長度有關(guān)。橋面系的縱向位移量越大,吊桿的長度越短,吊桿的擺動角度就越大。此時,吊桿的附加應(yīng)力就越大。宜賓小南門金沙江橋2001年部分橋面垮塌就是因短吊桿斷裂造成。吊桿斷裂時為凌晨溫度最低點,橋面縱向位移量大,短吊桿的附加應(yīng)力也大。邕寧邕江大橋短吊桿擺動明顯,可以看到,短吊桿的擺動已造成吊桿破損、拱圈混凝土迸裂。拱橋設(shè)計規(guī)范沒有明確規(guī)定短吊桿的設(shè)計要求,目前也沒有更多的實驗數(shù)據(jù)。一般原則是:
1.短吊桿極限擺動造成吊桿的總應(yīng)力水平不應(yīng)超過0.5σb。
2.結(jié)構(gòu)條件允許的前提下,短吊桿應(yīng)盡量設(shè)置長一點。短吊桿宜長不宜短。
3.短吊桿宜采用柔性吊桿,避免用剛性吊桿。
4.短吊桿盡量設(shè)置可擺動的球形鉸,減小橋面系縱橋向位移時,吊桿的附加應(yīng)力和安裝時消除施工誤差。
拉索風(fēng)雨激振
橋梁拉索由于質(zhì)量、剛度和阻尼都較小,易發(fā)生振動。尤其是在風(fēng)雨共同作用下拉索發(fā)生大幅度風(fēng)雨激振的概率較高。我國南京長江二橋、湖南洞庭湖大橋的斜拉索曾經(jīng)發(fā)生過較大的風(fēng)雨激振。
由于振幅大、破壞性大,斜拉索風(fēng)雨激振嚴(yán)重威脅斜拉橋的安全,已經(jīng)成為大跨度斜拉橋設(shè)計中最為關(guān)注的問題之一。然而,橋梁拉索風(fēng)雨激振的機(jī)理目前尚未能完全解釋,有水線馳振、渦激振動、軸向流等理論。有學(xué)者歸納了斜拉索發(fā)生風(fēng)雨激振的研究成果[5]:
1.大中小雨的情況都可能發(fā)生索振;
2.索振主要發(fā)生在外包包裹為聚乙烯套管的索上;
3.振動頻率為0.6~3.0Hz之間,一般為單階振動;
4.風(fēng)速范圍約6~18m.s-1;
5.索振動主要是面內(nèi)振動;
6.風(fēng)雨激振中,索的運(yùn)動呈現(xiàn)出“拍”的現(xiàn)象;
7.發(fā)生風(fēng)雨激振的斜拉橋一般位于紊流不太大的地方:
8.索的運(yùn)動引起水線在索表面的周圍振蕩,水線運(yùn)動與索運(yùn)動的方向相反。
抑制橋梁拉索風(fēng)雨激振的基本方法與措施是:
1.改變拉索的表面形狀,來改善拉索空氣動力學(xué)特性。最有效的辦法是在拉索表面設(shè)置雙螺旋線或凹坑,阻止水線形成:
2.增加拉索減振阻尼裝置;
3.可將拉索之間用輔助索相互連接。
鋼絞線拉索,因每一根絞線的固有頻率不同,絞線與絞線之間的空隙形成相互的阻尼作用,發(fā)生大幅振動的概率很低。
懸索橋主纜系統(tǒng)腐蝕
主纜系統(tǒng)是懸索橋最重要的承載構(gòu)件,由于它的不可更換性,必須與橋梁結(jié)構(gòu)同壽命。然而,懸索橋主纜系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀不容樂觀。據(jù)了解,我國幾乎所有的懸索橋主纜系統(tǒng)都存在腐蝕病害。國外懸索橋主纜也普遍存在主纜鋼絲腐蝕的問題[2]。美國紐約市運(yùn)輸局的一份關(guān)于懸索橋纜索狀況的報告得出結(jié)論:由于腐蝕,紐約市區(qū)幾乎所有的大型懸索橋都存在強(qiáng)度損失的問題,主纜強(qiáng)度損失的范圍從微乎其微到35%[6]。
懸索橋主纜系統(tǒng)的基本構(gòu)造如圖3所示。它由主纜段、散索段與錨碇段三大部分組成。
主纜段是由Φ5.2的多股高強(qiáng)鋼絲組成(PWS法),塔頂處跨過索鞍,主纜裝有索夾通過吊桿(索)連接橋面系。主纜一般采用強(qiáng)度1670MPa以上級別的φ5高強(qiáng)鍍鋅鋼絲組成,緊纜后安裝索夾,涂防腐膩子,纏絲后涂外防護(hù)層。緊纜后鋼絲與鋼絲之間仍存在縫隙,按規(guī)定空隙率在索夾處不大于18%,在索夾外不大于20%。
散索段經(jīng)過散索鞍(套)后分成單元索股,與錨碇連接件連接。
錨碇段已普遍采用新型的預(yù)應(yīng)力式錨碇系統(tǒng),一般由多股預(yù)應(yīng)力束組成,張拉后通過連接板與主纜索股連接,可調(diào)可換。
圖3 懸索橋主纜基本構(gòu)造
1.主纜段的主要病害:
①由于主纜鋼絲縫隙、索夾縫隙、索鞍縫隙的實際存在,懸索橋主纜已經(jīng)是實際意義上的開放式主纜。水和氧氣可通過這些縫隙以及散索段處的鋼絲縫隙,暢通無阻地進(jìn)入主纜鋼絲內(nèi)部,實現(xiàn)交換,造成鋼絲生銹。日本的因島橋、美國的多座懸索橋,均發(fā)現(xiàn)主纜內(nèi)部有積水或潮濕度高,主纜鋼絲發(fā)生不同程度銹蝕;
②懸索橋的主纜由于施工積水也會造成主纜鋼絲生銹:
③外層防護(hù)膩子易于老化,開裂,脆化失效[7]。水和氧氣也可進(jìn)入主纜鋼絲內(nèi)部,造成主纜鋼絲生銹。香港青馬大橋也出現(xiàn)過類似問題,涂層開裂,主纜進(jìn)水[8];
④索夾滑移而產(chǎn)生的不可恢復(fù)的縫隙,水進(jìn)入主纜內(nèi)部,造成主纜鋼絲生銹。
2.散索段的主要病害:
目前,所有的主纜散索段索股只有簡單的防腐措施,索股鋼絲長期與水汽直接接觸。雖然有些橋設(shè)有除濕系統(tǒng),但大部分懸索橋,尤其是早期的懸索橋和自錨式懸索橋,沒有設(shè)置除濕系統(tǒng),主纜鋼絲長期在潮濕環(huán)境中使用。
①大型橋梁錨室空間龐大,除濕效果不盡如人意,很多錨室內(nèi)濕度達(dá)不到預(yù)定指標(biāo),特別是索股內(nèi)部的潮濕氣體難于排出。因此,應(yīng)完善除濕系統(tǒng)的設(shè)計與配置,以期達(dá)到預(yù)期的除濕效果。
②隧道式錨碇,濕度大,水患嚴(yán)重?,F(xiàn)役工程已證明,很難滿足濕度要求。
③除濕設(shè)備還須日常維修、維護(hù)與更新。要保持周圍環(huán)境相對濕度在60%以下,除濕設(shè)備須長期24小時不間斷運(yùn)行,運(yùn)行成本很高。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn),很多橋梁,甚至是特大型橋梁,除濕系統(tǒng)形同虛設(shè)。
3.錨碇段的主要病害是水患:
①抽水系統(tǒng)未運(yùn)行,或沒有抽水系統(tǒng),導(dǎo)致錨碇積水或增大錨室潮濕度。
②沒有排水措施。尤其是隧道式錨碇,水量大,水浸泡錨碇。筆者認(rèn)為如有需要,錨碇應(yīng)設(shè)置排水系統(tǒng)。
③大多數(shù)現(xiàn)役橋梁,其錨碇前后錨面,都未設(shè)置有方便操作的檢修通道或構(gòu)造,給日常維護(hù)和檢查帶來諸多不便。
新型的預(yù)應(yīng)力錨碇系統(tǒng),由于采用全防腐可更換式結(jié)構(gòu),其防腐性能、安全性能有了本質(zhì)性的變化。
a 錨碇前錨面積水
圖4 錨室積水
b 沒有檢修通道檢查不便
橋梁斜拉索工程病害案例
廣州海印大橋斜拉索斷裂事故
1.概況
廣州海印大橋為鋼筋混凝土雙塔單索面斜拉橋,主橋跨徑175m,橋面寬35m,共有斜拉索186根,如圖5所示。1988年建成通車,斜拉索灌注水泥砂漿防腐。
1995年5月15日7時15分許,該橋南塔邊跨西側(cè)15號索突然斷裂墜落。幸未傷及車輛與行人。1995年12月14日已全面換索。
圖5 海印大橋
2.斜拉索斷裂事故原因及分析
斜拉索塔端錨頭處含F(xiàn)DN高效減水劑的較大水灰比漿體長時間不凝固,導(dǎo)致對拉索產(chǎn)生以電化學(xué)腐蝕為主的多種強(qiáng)腐蝕,使拉索銹蝕[3]。
拉索是一個柔性系統(tǒng),隨荷載、溫度的變化,與結(jié)構(gòu)協(xié)同變形。水泥砂漿這類脆性材料不適合拉索防腐,因其在拉索受力變形時會產(chǎn)生開裂。此外,灌注時也很難保證漿體密實和因漿體收縮影響頂端漿體飽滿。廣州海印橋漿體長時間不凝固,使得拉索鋼絲長期處于腐蝕環(huán)境中發(fā)生應(yīng)力腐蝕。除此之外,管養(yǎng)缺失也是一個最大的遺憾。
建于1978年的美國Pasco—Kennewick橋,其拉索鋼絲置于PE套管中,并注入水泥漿。設(shè)計中考慮到黑色聚乙烯管升溫高,為控制溫度的作用并照顧美觀,在聚乙烯管外再纏繞了聚乙烯條帶(1989年廣州海印大橋的防護(hù)措施與之類似)。原估計使用壽命為25年 ,但僅5年時間就發(fā)現(xiàn)防護(hù)失效,不得不進(jìn)行換索[3]。
南昌八一大橋拉索病害
1.概況
南昌八一大橋為獨(dú)塔雙索面混凝土斜拉橋,主橋跨徑160m,橋面寬26m,共有平行鋼絲斜拉索144根。1997年9月29日建成通車。
2005年12月,江西省交通工程質(zhì)量檢測中心對南昌八一大橋主橋進(jìn)行病害檢測,并對結(jié)構(gòu)健康狀況進(jìn)行評定。發(fā)現(xiàn)拉索腐蝕嚴(yán)重。2009年全面換索,拉索實際使用年限11年。
2.拉索病害及原因分析
南昌八一大橋幾乎所有拉索下端錨頭都發(fā)生腐蝕,錨杯內(nèi)外表面金屬腐蝕量達(dá)到10%以上,自然剝落銹塊達(dá)25mm長。下端拉索錨頭腐蝕的原因——a.施工時未進(jìn)行有效防腐。b.橋面端防水罩失效,雨水長期流入下端錨頭,造成下端預(yù)埋管內(nèi)潮濕度大。c.管養(yǎng)缺失。大橋自1997年9月29日建成通車,到2005年12月進(jìn)行檢測的8年間,從未對拉索進(jìn)行過日常檢查與維護(hù),腐蝕病害未得到及時發(fā)現(xiàn)與治理。
全橋144根拉索中,有15根拉索HDPE護(hù)套嚴(yán)重?fù)p傷,幾乎都是離塔端管口3m處開裂,裂縫寬度達(dá)50 mm以上。拉索索體鋼絲表面潮濕、銹蝕,且有雨水流入索體內(nèi)部。拉索HDPE護(hù)套開裂原因是,施工時未使用吊具,而是用鋼絲繩直接起吊拉索,導(dǎo)致HDPE護(hù)套受損。雖然當(dāng)時采用熱補(bǔ)方法進(jìn)行修復(fù),但修復(fù)后性能下降,導(dǎo)致發(fā)生應(yīng)力開裂。
圖6 下端錨頭銹蝕
鄱陽湖大橋拉索病害與治理
1.概況
九(江)景(德鎮(zhèn))高速公路鄱陽湖大橋為雙塔雙索面混凝土斜拉橋,2000年11月建成通車。主橋跨徑布置為65m+123m+318m+130m,全橋采用熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲成品拉索共152根,東塔共有拉索64根,西塔共有拉索88根。索體為Φ7低松弛鍍鋅高強(qiáng)鋼絲,鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度Rby=1600MPa。拉索下端采用橡膠防水罩,下端預(yù)埋管內(nèi)填充聚氨酯發(fā)泡材料,梁底拉索槽口在斜拉索張拉調(diào)索后用高標(biāo)號素混凝土封錨。
2.拉索病害及分析
2005年南昌新八一大橋斜拉索發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重病害后,鄱陽湖大橋?qū)υ摌蛐崩鬟M(jìn)行全面檢查,發(fā)現(xiàn)斜拉索存在諸多病害。
由于下端防水罩采用橡膠材料,使用幾年后發(fā)生嚴(yán)重變形、開裂,雨水直接流入下端預(yù)埋管內(nèi)。下端預(yù)埋管內(nèi)填充的聚氨酯發(fā)泡材料有吸水、儲水的作用,使得預(yù)埋管內(nèi)長期積水(安徽銅陵長江公路大橋在清除下端預(yù)埋管內(nèi)填充的聚氨酯發(fā)泡材料時,也發(fā)現(xiàn)大量的積水)。從檢測資料可看到,主梁側(cè)面的排水孔長期有水流出,錨頭及鋼絲的銹蝕不太嚴(yán)重。
斜拉索索體外層擠裹的橘紅色聚氨脂外護(hù)套已經(jīng)開始老化,迎光面已出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀微裂紋。
塔端錨頭防腐缺失。所有錨頭沒有安裝保護(hù)罩,錨頭裸露,且沒有必要的防腐措施,部分錨頭表面已開始生銹。此外,部分冷鑄錨端蓋缺失。
梁底拉索槽口已用高標(biāo)號素混凝土封錨,給檢查、維修、換索帶來困難。由于拉索不能實現(xiàn)可檢、可修、可換,拉索的使用情況完全不清楚,存在安全隱患。
部分拉索外減振裝置已失效。
3.拉索病害與治理
經(jīng)檢查,拉索下端雖然有水長期浸泡,但下端錨頭及鋼絲的銹蝕不太嚴(yán)重,性能影響較小。拉索護(hù)套沒有開創(chuàng)性裂紋,索體鋼絲未進(jìn)水、氣,鋼絲沒有銹蝕。經(jīng)修復(fù)后,拉索完全具備正常的使用功能。因此,從2006年開始,針對拉索進(jìn)行有效的病害治理,實現(xiàn)該橋斜拉索總體使用壽命50年的目標(biāo)。
①引進(jìn)專業(yè)團(tuán)隊,針對拉索開展專業(yè)管養(yǎng)咨詢服務(wù)。內(nèi)容包括,一年一度的拉索專業(yè)檢測、評估,指導(dǎo)、培訓(xùn)管養(yǎng)部門的拉索管養(yǎng)業(yè)務(wù)。研究、跟蹤拉索病害的原因與發(fā)展規(guī)律,選擇合理的處理方法和處理時機(jī)。例如,針對PE護(hù)套出現(xiàn)的微裂紋,經(jīng)研判,5~8年后才會產(chǎn)生開創(chuàng)性裂口,開裂前采用纏包方法修復(fù)。該方案經(jīng)濟(jì)有效。
與行業(yè)的專業(yè)團(tuán)隊合作是一種全新的管養(yǎng)模式。利用社會專業(yè)資源,可快速有效提升工程的管養(yǎng)水平。
②拉索上、下端病害治理。A.下端防水。利用熱收縮PE修復(fù)已失效的防水罩,確保雨水不進(jìn)入下端預(yù)埋管內(nèi)。2008年至2018年,經(jīng)過10年的使用,防水效果達(dá)到預(yù)期目的,防水罩修復(fù)后沒有一滴水進(jìn)入預(yù)埋管內(nèi)。此方法也應(yīng)用于廣州鶴洞大橋斜拉索下端防水罩的防水,效果同樣顯著。B.下端排水與防腐。要確保下端拉索與錨頭不繼續(xù)被腐蝕,必須排出預(yù)埋管內(nèi)的水,降低管內(nèi)潮濕度,并采取必要的防腐措施。首先徹底清除下端預(yù)埋管內(nèi)含有大量水分的聚氨酯發(fā)泡材料;管內(nèi)風(fēng)干降濕后,填充專用防腐油脂。后續(xù)改造內(nèi)減振器后,實現(xiàn)上、下端預(yù)埋管內(nèi)水密性、氣密性。C.上端錨頭防腐。安裝保護(hù)罩、補(bǔ)充冷鑄錨缺失的端蓋,錨頭涂抹專用防腐油脂防腐,恢復(fù)其防腐功能。
③梁底拉索槽口封錨混凝土快速去除工法研究。梁底拉索槽口用混凝土封錨是當(dāng)時設(shè)計上的錯誤理念,使得拉索不可檢、不可修、不可換。通過研究和實橋?qū)嶒?,水鉆加水刀工法可兩天內(nèi)去除一個槽口。所有的槽口都應(yīng)打開,為檢修、維護(hù)、緊急換索時,做好管養(yǎng)的技術(shù)儲備。
拉索“短命”問題的反思
事故是可以杜絕發(fā)生的!拉索病害是可以防患的!然而,拉索病害普遍存在,絕大多數(shù)橋梁拉索得不到有效治理,日益惡化。從我國部分斜拉橋換索時間看,斜拉索的平均使用時間僅有十多年。
從目前的技術(shù)水平及工程經(jīng)驗看,橋梁拉索的力學(xué)性能可以滿足正常情況下100年甚至更長時間的使用要求。目前,影響橋梁拉索使用壽命的主要因素仍然是腐蝕。如果通過正常維護(hù)與更換易損件,橋梁拉索使用壽命完全可以達(dá)到設(shè)計壽命。
海恩法則告訴我們:每一起嚴(yán)重事故的背后,必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隱患。要阻止一起重大事故的發(fā)生,就是必須及時發(fā)現(xiàn)并消除這1000起的事故隱患。
要杜絕拉索事故的再次發(fā)生,要讓拉索實現(xiàn)正常的使用壽命,必須防患于未然。
1.徹底改變重新建、輕管養(yǎng)的做法,建管并重;
2.橋梁管養(yǎng)須專業(yè)化;
3.制定管養(yǎng)制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);
4.由具有專業(yè)資質(zhì)的企業(yè)施工;
5.杜絕工程建造的低價中標(biāo);
6.提升專業(yè)檢測與專業(yè)評估水平。
參考文獻(xiàn)
[1]龍躍等.橋梁拉索典型病害事故的調(diào)查研究.廣西工學(xué)院學(xué)報.2012增刊1
[2]龍躍等.基于OTC-PTC技術(shù)的懸索橋懸索體系防腐及耐久性探討.廣西工學(xué)院學(xué)報.2016增刊1
[3]王力力等.斜拉索的腐蝕案例與分析.中南公路工程.第32卷第1期.2007年2月
[4]侯引程(瑞典),內(nèi)部技術(shù)報告
[5]彭天波等.斜拉橋拉索風(fēng)雨激振的機(jī)理研究.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報.第29卷第1期.2001年1月
[6]李闖等.懸索橋主纜防護(hù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析.公路交通技術(shù).2003第4期.2003年8月
[7]葉覺明等.現(xiàn)代懸索橋主纜防護(hù)現(xiàn)狀與展望.橋梁建設(shè).2009第6期
[8]彭關(guān)中等.懸索橋主纜防腐涂裝的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展.涂料工業(yè).第4l卷第5期.2011年5月
本文刊載 /《大橋養(yǎng)護(hù)與運(yùn)營》雜志 2019年 第4期 總第8期
作者 / 龍躍 周庠天 鄒易清
作者單位 / 柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司
(文章來源52監(jiān)測網(wǎng),本文轉(zhuǎn)載自百家號作者橋梁雜志,僅用來學(xué)習(xí)及交流,侵權(quán)刪)