悬索桥全面检测及评定

郑明玉

摘 要：本文以江东大桥为例，根据相关评定标准及要求，从钢箱梁、悬索桥主缆及吊索系统、索夹螺栓等项目出发对大桥进行全面检测和评定。检测结果显示，江东大桥上部结构综合评分为76.07、下部结构综合评分为100分、桥面索综合评分为90.51，桥梁总体技术状况评定得分为88.53分，主桥总体技术状况评定为2类，主桥主要部件中钢箱加劲梁病害问题，大桥具有一定的安全隐患，该桥评定为4类桥梁。

关键词：检测;评定;江东大桥;技术状况

江东大桥是沟通余杭、杭州主城、下沙及江东工业区的快速通道，西起杭州下沙开发区高教2号路，东至萧山区江东工业区滨江二路。该桥于2005年12月开工建设，并将于2008年12月26日建成通车，大桥全长4.33公里，其中桥梁范围长3 552.66 m，跨江桥梁2 253 m，两侧引桥1 299.66 m，设计时速为80公里，大桥主桥由空间缆自锚式悬索桥构成，是全亚洲技术最为先进的一座特大型桥梁。

1 桥梁全面检测内容

根据公路桥梁技术状况评定标准，对悬索桥全面检测的内容主要包括钢箱梁检测、悬索桥主缆及吊索系统检查和索夹螺栓检查三大项目，具体内容如下：

1.1 钢箱梁检测

钢箱梁检测主要包括钢箱梁涂装劣化、钢材腐蚀缺陷、钢板变形或者局部损伤、螺栓、焊缝等。

钢箱梁涂装劣化：涂装劣化是钢箱梁中钢材开始腐蚀的前兆，检查钢结构桥梁构件的油漆涂层是否完好，查看有没有起皮、剥落或锈斑等。特别注意易积尘、积水和不透风的地方有没有出现锈蚀。若出现锈蚀较为严重的部位，则需测量实际剩余的结构件或钢板厚度，考虑断面尺寸减小对构件的影响。该项目检测主要以目测为主，用测厚针或卡尺检测涂层厚度，用0.75 kg～1 kg榔头轻击涂层其强度和空鼓现象，用1 m直尺检测涂层平直度，并辅以数码相机记录。

钢材腐蚀缺陷：钢箱梁中钢材腐蚀将引起其截面削弱，并产生病坑、缺陷及裂缝，导致钢箱梁寿命降低甚至断裂。检查钢构件有没有穿孔、裂纹、硬弯、硬伤、歪扭、材料的夹层及爆皮等缺陷。特别注意承受反复应力或受到拉力作用的杆件与节点板连接处或杆件接头处、结构件损伤造成的横断面减小或引起的应力集中处、纵梁和横梁的连接用角钢、无盖板的纵梁上翼缘角钢、主梁间的纵向联结系的连接处、单剪铆钉处;焊缝的端部及附近的基材、U形肋与横隔板焊缝连接处等部位有没有疲劳裂纹产生。

钢板扭曲变形和局部损伤：检查钢板是否扭曲变形、局部损伤，包括顶板、横隔板上部与顶板及U肋连接区域、钢横梁与钢主梁相接区域、钢桁架腹杆等受压构件。

螺栓：检查螺栓有无松动、脱落或断裂，节点是否滑动、错裂。

焊缝：检查的部位包括钢主梁环焊缝、钢横梁环焊缝、U肋嵌补段、U肋与顶底板、U肋与横隔板焊缝、吊索锚箱、钢锚碇、钢桁架节点等关键受力部位的焊缝。

工地焊缝检测主要采用磁粉檢测法及超声波检测法。

1.2 悬索桥主缆及吊索系统检查

悬索桥的悬吊系统由2根主缆和若干根吊索组成。主缆则由多股平行钢丝束组成，两端配有专用锚具。主缆的防护工程主要包括缠丝、密封、油漆等。悬吊系统还包括主索鞍、散索鞍、锚杆、锚梁以及吊索锚板、索夹、吊索夹具等铸件。

本次检测结合江东大桥特点，悬吊系统主要的检测内容主要包括：

主缆系统检查缠丝的油漆，若发现漆膜损坏（如开裂、碎片）或分层剥落，应予清洗后重新油漆。若缠丝断裂并散开，则应首先察看主缆有无锈蚀，待清洗除锈完毕后，再重新缠绕，且须在重新缠绕的丝上再涂油漆。确保主缆防护层完好，避免水分渗入。

检查锚室内除湿和照明设施是否正常运转和完好。应检查锚室内有无渗水或积水。

塔顶主鞍座应经常清扫，防止尘土杂物甚至飞鸟误入筑巢和蓄水致锈。如发现锈蚀则应除锈，并重新涂刷防锈漆。主鞍座上夹紧主缆的螺杆、螺帽如有松动、应及时拧紧，以防止主缆与主鞍座发生相对位移。紧固鞍座的螺栓、螺帽如有松动亦应予拧紧，如有锈蚀，则应除锈后重新涂刷防锈漆。应经常清洗散索鞍座，如发现锈蚀应及时除锈，涂刷防锈漆和防锈保护膏。

通过目测、高倍望远镜方法检测吊索外观情况，采用索力动测仪对吊索索力进行测量。

1.3 索夹螺栓检查

检查索夹与主缆之间有无滑移，填充物是否完好，索夹的泄水孔是否畅通。

检查索夹是否有裂纹或损坏。

检查索夹高强螺栓预紧力是否达到设计要求。

通过目测方法检测索夹外观情况，采用超速测定法对钢结构高强度螺栓进行检测，并辅以数码相机记录。

2 桥梁全面检测结果及评定

2.1 钢箱梁外观检查结果

钢箱梁采用正交异性桥面板，为分体式扁平双箱梁截面形式。根据现场结果检查发现，钢箱梁病害主要有：顶板U形肋对接焊缝段部分焊缝裂缝、气孔，顶板U形肋与横隔板部分角焊缝裂缝，仓室顶板、底板、涂装局部起皮、裂缝。初步统计顶板U形肋对接焊缝整桥约12 128条、顶板U形肋与横隔板角焊缝整桥69 600条，病害详见病害汇总表如表1。

2.2 钢箱梁无损检测结果

本次对钢箱梁超声波检测的焊缝进行检测，检测是在工地现场进行，检测的U形肋对接焊缝，焊缝缺陷中包含（裂纹、密集性气孔）。

本桥4个钢箱梁，每个钢箱梁全长426 m，顺桥向分3个仓室，横桥向分145个仓室，图中，U形肋焊缝一个断面30条焊缝（仓室A为8条、仓室B为13条、仓室C为9条）一个对接段总共60条焊缝。

2.3 悬索桥主缆检查结果

经现场检查，悬索桥主缆现状良好，主缆锚室内部散索股钢丝表面的镀锌层良好，个别锚头轻微锈蚀，锚室内除湿系统运转正常。

2.4 悬索桥吊索系统检查

经现场检查，吊索、吊索上锚头局部油漆剥落，且吊索下锚头密封橡胶老化、破损，因吊索下錨头密封橡胶老化、破损、挤压，造成吊索在下锚头处发出响声，吊索病害汇总表如下：

2.5 悬索桥吊索索力检查结果

测量索力采用了JM8542型索力动测仪，使用该仪器测量体外索的自振频率。将传感器固定于体外索跨中，测得各索的微动信号，用频谱分析法确定缆索的一阶频率，通过相关公式计算体外索索力。通过实测索力与索力设计值进行对比可以看出：一是此次索力实测值与设计值相比，偏差范围在5%～9%之间;二是索力值索力偏差较大的索集中在跨中短吊索。

综合上述分析认为;与设计值相比，索力值的变化不很明显;索力变化主要由于结构受力体系的渐变造成，属于正常现象。

2.6 悬索桥索夹检查结果

经现场检查，索夹部分外壳局部破损，索夹表面局部脏污，其余现状良好。

2.7 悬索桥索夹螺栓紧固力检查结果

对现场索夹螺栓紧固力进行抽查检测，经现场测得索夹紧固力，从测试结果及其对比分析可以看出：此次索夹紧固力实测值与设计值相比，偏差范围在-5%左右，均小于设计值。

江东大桥已运营多年，实测索夹螺栓紧固力存在5%左右损失，属于正常范围以内。

3 结论

依据桥梁技术状况等级评定标准，先对桥梁各构件进行评定，然后对桥梁各部件进行评定，再对桥面系、上部结构和下部结构分别进行评定，后进行桥梁总体技术状况评定。江东大桥上部结构综合评分为76.07，为3类;下部结构综合评分为100分，为1类;桥面索综合评分为90.51，为2类;桥梁总体技术状况评定得分为88.53分，为2类。

根据桥梁检测结果和该桥梁的使用情况，及相关规定，该桥总体技术状况评分在80≤Dr<95之间，主桥总体技术状况评定为2类。

鉴于本桥主桥主要部件中钢箱加劲梁病害较严重，被评为4类构件，具有一定的安全隐患，依据评定标准，按桥梁重要部件差的缺损状况评定，该桥评定为4类桥梁。

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