悬索桥悬吊系统检查和养护维修方法

悬索桥悬吊系统的检查和保养维修方法最近几年来，我国陆续修筑了数座大跨度悬索桥。但国内当前还没有对此类桥使用和保养维修方面的规范。为保证此类构造的长久安全营运，为保养维修人员供给帮助，特对悬索桥悬吊系统的检查和保养维修方法予以介绍。1前言90年月以来，我国先后建成了4座现代悬索桥。它们是汕头海湾大桥、西陵长江大桥、虎门大桥和江阴长江大桥。同外国对比，我国此类桥梁构造刚才起步。对悬索桥的使用和保养维修方面缺少经验，没有成立齐备系统，还没有相应规范可依。特别对跨海工程，长久处在湿润等恶劣天气环境中，更简单遭到侵害等伤害。下边仅对悬索桥悬吊系统各零件的检查和保养维修方法予以介绍。悬吊系统的构成悬索桥的悬吊系统由2根主缆和若干根吊索构成。主缆则由多股平行钢丝束构成，两头配有专用锚具。主缆的防备工程主要包含缠丝、密封、油漆等。吊索一般由平行钢丝束或钢丝绳构成。悬吊系统还包含主索鞍、散索鞍、锚杆、锚梁以及吊杆锚板、索夹、吊索夹具等铸件。悬吊系统的一般性检查和保养维修3.1吊索的检查和保养维修应检查吊索系统能否遭到腐化。特别简单惹起腐化的部位有：索夹锥体铸块内，大螺杆与加劲梁间的空隙内(不便涂漆且会沿缝渗水)，十字撑与吊索连结部位等，对这些部位应特别认真检查。别的，还应检查吊索有无倾斜，各紧固件能否松动等。对吊索系统的保养维修工作主要包含：①按期对吊索系统各零零件涂刷防锈漆，对已锈蚀者应实时除锈;②清点吊索已腐化的钢丝数目，判断其腐化程度(见表1)，当腐化根数和受腐化的程度等级叠加后相当的断丝根数超出总丝数的5%时，应改换此索;③当吊索的锚头发生裂纹和损坏时，应改换此索;④改换吊索宜逐根进行。即便有时需同时改换，每次也不得超出3根，且这3根吊索不可以是相互相邻的;⑤检查索夹的高强度拉杆有无松动，索夹能否有裂纹或破坏，索夹与主缆之间的填补物能否完满，索夹的泄水孔能否通畅。依据对索夹的检查结果，进行相应的保养维修工作，如紧固或改换高强拉杆以及垫圈，改换索夹，填满索夹与主缆间缝隙，消除污垢和积水等。表1腐化程度分级3.2主缆系统的检查和保养维修检查缠丝的油漆，若发现漆膜破坏(如开裂、碎片)或分层剥落，应予冲洗后从头油漆。若缠丝断裂并散开，则应第一观察主缆有无锈蚀，待冲洗除锈完成后，再从头环绕，且须在从头环绕的丝上再涂油漆。保证主缆防备层完满，防止水分渗透。锚室内需保持必定的温度和湿度，保养人员应每日检查并做好记录。湿度应保持在50%或以下，温度应在22°左右。其通风、恒温、恒湿设备和照明设备应一直正常运行和完满。应检查锚室内有无雨水渗漏或积水。若有，要实时办理和维修。塔顶主鞍座应常常打扫，防备灰尘杂物甚至飞鸟误入筑巢和蓄水致锈。如发现锈蚀则应除锈，并从头涂刷防锈漆。主鞍座上夹紧主缆的螺杆、螺帽若有松动、应实时拧紧，以防备主缆与主鞍座发生相对位移。紧固鞍座的螺栓、螺帽若有松动亦应予拧紧，若有锈蚀，则应除锈后从头涂刷防锈漆。应常常冲洗散索鞍座，如发现锈蚀应实时除锈，涂刷防锈漆和防锈保护膏。主缆的检查通道亦应常常检查和保养维修。悬吊系统的按期检查方法按期检查是指派用仪器对悬吊系统的主要部位和重点数据指标每2～3年进行一次的详尽检查。按期检查应拜托拥有必定资质和相应经验的专业单位进行，该检查单位应能对检查结果能否影响正常使用给出正确评估。4.1索夹在主缆上滑移及检查方法吊索索夹在主缆上产生滑移的原由有二：一是高强度拉杆的预拉力废弛，使索夹与主缆的夹紧程度放松;二是在长久使用后主缆的挤紧程度提升，缝隙率减小，使得索夹与主缆的夹紧程度减弱。这两种原由都会致使索夹在主缆上产生滑移。滑移的危害有二：一是改变吊索状态，由竖直索变为斜吊索，使加劲梁的受力状态及吊索的内力改变，对构造产生不利影响;二是索夹在主缆上的滑移会刻伤主缆缠丝、破坏防锈层，从而使缠丝破坏，致使主缆伤害。检查索夹在主缆上滑移的方法：在主缆和索夹上分别做出相对显然的标记，每次按期检查时量测这2个标记之间的相对位移。量测工具可用游标卡尺或其余工具。防备索夹在主缆上滑移的方法：按期补足高强度拉杆的预拉力，使索夹与主缆的夹紧程度保持恒定。即应使高强度拉杆的预拉力达到并保持设计值。对高强度拉杆轴力变化的丈量方法有两种：①长效传感器法：加工一种特制千斤顶，对螺杆进行再张拉，当拉至螺母与索夹之间马上出现空隙时所对应的拉力就是当时高强度拉杆的预拉力。为正确判断预拉力的大小，应当同时丈量螺帽与索夹耳板间间距的变化，依据拉力和间距变化曲线来确立预拉力。②声弹性方法：即利用发射声波和接收声波之间的时间的变化与轴向拉力之间的线性关系来判断高强度拉杆预拉力的变化。后一种方法已研制出专用仪器可供使用。4.2加劲梁及主缆线形的变化在长久营运中，因为主缆废弛以及载重量的改变(如桥面载重量、隶属设备增添)，会致使主缆和加劲梁线形的变化。这类变化累积到必定程度便会影响使用功能和雅观，一定按期予以调整。线形变化的丈量方法是在主缆和加劲梁中跨跨中止面上、下游主缆底部及相对应的人行道栏杆上分别设置固定测点，用全站仪同时丈量这4点标高的变化，用此取代加劲梁和主缆线形的变化。丈量最好选择在桥上无活荷载、无风且温度变化不大的时间(如夜间1～3点)进行，且应同合龙温度对照进行相应修正。悬索桥的主缆线形受季节变换和日照温度变化影响，会发生可恢复的变化，加劲梁的线形亦有相应的改变，一般可不做调整。只有在经过认真检测和频频核实，发现确有不行恢复的线形变化时，才应试虑作适合调整。调整方法以下：第一进行内力剖析。依据验算状况，利用调整大螺帽来改变加劲梁的标高。这类调整有时会增大加劲梁局部应力，要特别注意。若一定用顶推主鞍座和散索鞍座的方法调整主缆线形，应咨询大桥设计单位或进行有关专项研究后再确立。4.3吊索及主缆拉力的测定悬索桥在营运过程中，因为恒载改变、温度变化或主缆变细均会致使吊索及主缆索股拉力的改变。吊索及主缆索股均拥有绳子的特点，能够利用绳子振动的原理，用频谱剖析的方法测得吊索或散索索股自振频次。利用频次来换算吊索或主缆索股的拉力。计算公式为：P=4mL2f2(1)式中，m为吊索(或索股)单位长度的质量;L为吊索(或索股)的计算长度;f为吊索(或索股)的一阶侧向振动自振频次。测试时是将加快度传感器搁置在索的侧向(需用绳或其余工具固定)，经过信号放大器将振动信号传输到计算机进行频谱剖析，从而获得相应的自振频次。假如吊索或索股的界限条件其实不明确或索中部有索夹将并排2根索连在一同，其索力一方面能够经过对式(1)进行修正，另一方面则可经过有限元方法进行索力拟合叠代来求出真切索力。4.4吊索或主缆索股的断丝查验在使用过程中，因为疲惫、腐化等原由，致使吊索或主缆索股产生严重腐化甚至断丝。有些断丝发生在外层，有些则发生在内部、肉眼没法看到。能够借助电磁方法对其进行无损查验。查验方法是让传感器沿着吊索或索股行走，利用传感器发出的电磁信号检测有无断丝或钢丝面积有无削弱(这主假如针对锈蚀所产生的锈坑而言)。4.5悬吊系统动力特征变化的测试因为构造动力特征的变化可间接评定构造伤害程度，所以，应按期丈量构造动力特征及振型的变化。为了评定的需要，对加劲梁和主缆系统起码应丈量到阶以上自振频次。怎样应用多阶频次和振型来评定其伤害程度，虽仍在研究之中，但已在许多场合使用，相信能够用在这些方面。丈量方法：以环境振动为振源，将加快度计搁置在测试断面上，拾取加快度信号。用多通道磁带记录仪记录信号，用频谱剖析仪进行剖析，能够分别给出主缆、主梁的前若干阶频次、振型、阻尼等。动力特征测试时应尽可能封闭桥上交通;万一不可以封闭交通，也应限制重载车过桥，只同意少许小轿车通行，不然所记录的信号不便剖析。桥跨构造的竖向振动可分解为竖向和扭转两种参量，所以部署测点时应在加劲梁的量测断面上、下游两扶手处同时部署2台竖向振动加快度计，把两者的输出结果相加作为竖向参量，输出结果相减作为扭转参量。而关于桥跨构造的横向振动，也可近似地分解为横向和扭转参量，在同一断面上部署2个水平振动加快度计，1个放在顶板，1个放在梁底。考虑构造的对称性，可仅在半桥上部署测试断面，但不得少于15个断面。测试时应设置1个参照断面，参照断面不动，其上的加快度计保持不变，而其余各断面传感器则可挪动。特别检查及其方法5.1台风进行时和台风事后的检查接到台风马上到来的预告时，应当立刻启动设在桥上的台风风速观察仪，自动记录风速随时间变化的历程曲线，并据以确立最狂风速和来风方向。台风到临以前应紧迫封闭桥上交通，并在中跨跨中及边跨跨中各箱梁内部安装加快度计及位移计。台风时期自动记录加快度历程曲线。台风事后对此加快度信号进行频谱剖析，确立构造在本次台风期的最大响应。除此，还应在主塔塔基上架设高速摄像机，自动记录台风过程中中跨跨中的最大挠度(包含竖向和横向)迹线。台风事后尚应当对悬吊系统进行特别检查，检查主缆和吊索系统有无破坏、断丝等，大螺帽和索夹的大螺杆、螺母等能否有松动。台风事后还应当认真检查桥上各样设备，如路灯、航空阻碍灯、避雷设备、安全标记等能否完满、有效。5.2地震事后的检查每当接到马上有地震发生的预告时，即应启动安装在主塔基础上的地震记录仪，连续记录地震加快度、构造响应等信号。地震事后对构造及基础进行全面检查，并对损坏处提出相应的修理加固举措。地震事后检查的主要内容：外观检查，检查有关部位能否遇到伤害;对各防震设备的检查，检查能否在地震中遇到破坏;估量地震响应和加快度谱。5.3超重车辆经过与通事后检查超重车辆过桥应预先征得有关部门的检算、同意，应当独自经过，按指定车道前进，并严禁其余车辆同时通行。在前进过程中应当对加劲梁挠度进行追踪丈量。丈量的方法是在加劲梁各跨跨中、1/4跨和3/4跨分别设置光电挠度仪的靶标，当超重车经过时，主机可迅速记录每一步的信号，当超重车驶离桥面后，可获得各测点的位移——时间曲线。从曲线可整理出最大挠度。当超重车驶离主桥0.5h后，第一应当对加劲梁线形进行丈量，看能否留下剩余挠度。而后组织养护维修人员观察桥面及加劲箱梁内有无可见的裂痕，伸缩缝有无破坏。若有异样，则应组织有关专家议论修理或加固办理方案。别的，还应当对吊索、主缆等进行力学性能检查，对锚室顶板、桥墩及支座等进行检查。5.4船只等大型飘荡物撞击后的检查失控船只和大型飘荡物撞击主塔墩承台以后，应即做详尽检查。第一应检查闯事船只和大型飘荡物的吨位、撞击速度、方向和高度，估量撞击力的大小。依据估量的撞击力对整体构造进行空间剖析，判断构造整体功能有无降低。用肉眼观察受撞部位的伤害状况。如混凝土表层有破裂、开裂、钢筋裸露等，则应付破裂范围、程度及所在地点做出描绘。用超声探伤仪对被撞地区进行无损探伤，判断混凝土内部能否产生伤害。用脉动法测定主塔动力特征的变化，经过与受损以前的动力特征对照来判断受撞后主塔墩的受损程度。悬吊系统的保养依据对悬吊系统的一般性检查、按期检查和特别检查结果，做出适合的保养安排。一般性检查结果，能够得出吊索和主缆有无锈蚀的结论。若有锈蚀即应实时进行除锈防锈工作。按期检查结