长大缆索体系桥梁管养技术

长大缆索体系桥梁的管养技术交 融 天 下建 者 无 疆Contents目

录管养现状典型病害特殊检查管理要点1 管养现状1.1

桥梁管养的必要性年均增长超过4％，总数75.71万座服役老龄化，使用条件恶化病害问题突出，安全事故多技术状况缆索体系桥梁养护经验少易损构件多1 管养现状拉索钢丝拉索锚头锚锭预应力隐蔽部位索塔梁底高耸区域钢结构疲劳热点支座滑板拉索锚头密封区细微部位拉索阻尼索夹螺杆力隐含参数养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1.2

缆索体系桥梁养护难度大易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1.2

缆索体系桥梁养护难度大养护盲区多1 大养护体系减振器阻尼器拉索钢箱梁疲劳易发区大位移伸缩缝大吨位支座钢桥面铺装养护盲区多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1 大养护体系维修措施周期更换拉索10~20更换大位移伸缩缝10~15更换大吨位支座10~15更换钢桥面铺装5~8更换阻尼器10~15更换减振器10~151.2

缆索体系桥梁养护难度大根据测算，缆索体系桥梁前10年养护费用每年约为总造价的0.5%，10~20年养护费用每年约为总造价的0.8%，20~30年的养护费用每年约为总造价的1%。一座450米的叠合梁斜拉桥，30年总养护费用约2.5亿。养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少由于缆索体系公路桥梁在我国大规模建设仅有20年时间。无论是高校还是企业培养的桥梁管养人才都主要针对中小型常规桥梁。这导致行业内对缆索体系桥梁的养护能力与缆索体系桥梁的养护需求相比，有较大差距。1 大养护体系1.2

缆索体系桥梁养护难度大养护盲区多易损构件多养护经验少制度标准少专业队伍少由于为缆索体系桥梁结构形式千差万别，其养护工作的归纳总结工作需要较长时间的积累。各交通主管部门或管养单位自行编制的管理办法、养护手册、应急预案等针对性不足，尚不能很好的指导养护工作。1 大养护体系《公路桥涵养护规范》《公路桥梁技术状况评定标准》《公路桥梁承载能力检测评定规程》1.2

缆索体系桥梁养护难度大养护盲区多易损构件多养护投资多易损构件多养护投资多养护经验少制度标准少专业队伍少1 大养护体系拉索检修技术要求高钢箱梁检修钢桥面铺装处治支座、伸缩缝维护及更换阻尼器减振器的维护1.2

缆索体系桥梁养护难度大养护盲区多Contents目

录管养现状典型病害特殊检查管理要点2.1

斜拉索护套破坏2 典型病害病害成因较早设计的斜拉桥的斜拉索采用单层护套，过程中，造成了护套的局部损伤，老化后，易在此处形成老化和断裂点。建议按照最新的设计理念，采用双层PE

的设计方案。设计注意在运输和安装过程中，时修补。较易老化，直至断裂。 对护套的保护。如发现PE•

斜拉索在运输和安装

施工

破损现象，在施工期就应及应经常检查斜拉索护套，对有缺陷的部位及时采取修补措施，以防病害扩大导致护套断裂。养护病害预防建议2.2

索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害销铰式连接通常：平行钢丝吊索索夹上下半合螺杆竖向布置上端张拉通常情况下，销铰式索夹多采用平行钢丝吊索，上下半合的形式，这有利于运营期检测张拉，也有采用左右半合的布置形式。骑跨式连接通常：钢丝绳吊索索夹左右半合螺杆水平布置通常情况下，骑跨式索夹多采用钢丝绳吊索，左右半合的形式，螺杆水平布置。也有采用上下半合，螺杆竖向布置的形式，这样对后期张拉有利。索夹抗滑移是索夹重要的设计控制因素，通常情况下，在设计张拉力降低至70

时，索夹仍能保证不小于3.0的安全系数。这通常作为运营期检测补张拉的标准。2.2

索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害索夹滑移是一种几乎不可恢复的病害，导致结构内力重分配，桥面线形变化等；雨水进入主缆内，导致钢丝锈蚀；时间上具有发散性，严重影响结构总体性能和主缆耐久性能。2.2

索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害索夹滑移的原因：螺杆力损失主缆镀锌层的蠕动，使主缆截面变化；螺栓材料时效松弛；主缆受力变细；索夹受力变形；荷载变化使主缆内钢丝排列变化；主缆索股缠包带的变形影响；索夹和主缆的温差。2.2

索夹滑移索夹螺杆松动2 典型病害主观原因很多悬索桥设计并没有认识到前述客观原因，附属设施遮挡了近半数量的螺杆，造成运营期检测和补张困难，有的把张拉端设置在下端，上端长度过小，不具备检测和张拉条件，检测和补张需要检修平台配合，十分繁琐。施工中的主观原因直接造成了初始缺陷，张拉次数不足，张拉缺少检测手段，都造成了一定的运营风险。2.3

主缆腐蚀2 典型病害使用10年使用30年使用40年2.3

主缆腐蚀2 典型病害主缆密封缠包带密封剂缠丝 除湿洁净加压控温分配调节远距离输送主缆进气主缆排气主缆除湿防腐干空气制体系干空气输 控制与监备 送 测设备监测进排气监测远程监控统计分析2 典型病害2.4

拉索及吊杆腐蚀拉索系统一般采用平行钢丝或钢绞线方案。根据对国内20余座斜拉桥的调研，斜拉索的使用寿命一般在10~15年。远低于设计预期寿命。斜拉索换索一般是由于腐蚀导致的。PE破损、锚头密封失效2.5

拉索或吊杆的振动2 典型病害拉索振动会导致钢丝疲劳、防水失效，影响拉索使用寿命。病害处治建议①对于未设置螺旋线或坑点的斜拉索，发生风雨振时刻重新补设螺旋线。②对因为阻尼器损坏导致振动超限的斜拉索，应及时对阻尼器进行维修，必要时进行更换。③对于未设置阻尼器而发生振动超限的斜拉索，可增设内置或外置式阻尼器。典型病害锚锭渗水悬索桥锚碇渗水是较为普遍的病害，一方面直接影响混凝土结构的耐久性，更重要的是，潮湿的环境对锚室内部的锚跨索股、散索鞍等钢结构的耐久性构成了威胁。悬索桥锚碇渗水一般有以下几方面原因：锚碇体混凝土开裂，雨水直接通过裂缝渗入。对于埋入地下的锚碇体，由于地质情况的复杂，建设时锚体周边的水流通道未封闭到位，或者由于时间较长，封闭的压浆和锚体周边防水层破坏，导致水分自混凝土裂隙渗入锚碇。主缆与锚室相交处，密封不严实，导致渗水。锚碇锚室为开放式，雨水直接飘入或流入。2.6

锚锭渗水2 典型病害止水帷幕堵锚锭止水降排渗水区域地表硬化处理。通过在锚室外围周边做止水帷幕，通过帷幕主动增加地下水渗流路径，降低水力坡降，以此来减小地下水渗透压力，减少向锚碇周边的渗水量。2.6锚锭渗水2 典型病害锚锭止水堵降排排水主要指通过排水廊道及排水幕排出锚碇周围地下水，降低渗水压力。排水廊道西岸锚碇排水廊道排水幕排水幕2.6

锚锭渗水2 典型病害堵锚锭止水降排通过锚碇周围设置井点降水系统，将积聚在锚碇周围的地下水抽出地表；井点降水方案2 典型病害2.7

钢箱梁正交异性板疲劳开裂钢箱梁是大跨径缆索体系桥梁最常用的主梁形式之一。但正交异性板的开裂问题较为突出。在调研的15座具有正交异性钢桥面板的悬吊体系桥梁中，有11座桥存在不同程度的桥面板开裂情况，占抽检的该型桥梁总数的73.3%。疲劳裂纹原因受力原因构造细节汽车超载2.7

钢箱梁正交异性板疲劳开裂典型病害U肋纵向焊缝裂纹（焊趾处）U肋母材裂纹处治2.8

钢箱梁正交异性板疲劳开裂U肋纵向焊缝裂纹（焊根处）2.8

叠合梁桥面板渗水2 典型病害病害成因混凝土收缩导致桥面板开裂作用的车辆荷载过大横梁顶负弯矩引起开裂桥面排水不畅引起积水病害照片通过纵向预应力和顶升预压增加桥面板的压应力。设计保证设计纵坡；混凝土应浇捣密实；保障铺装防水层的施工；预制桥面板应存放一段时间，减少收缩。施工现浇带选用收缩较小的混凝土材料材料加强排水系统的维护，保证畅通。养护病害处治建议若混凝土桥面板小范围开裂，应先去掉相应位置的桥面铺装层，再将开裂部分及周围一个板厚范围内的混凝土凿除，用高强度等级微膨胀混凝土填补；若混凝土桥面板大范围开裂，可参照原桥的施工工艺，采用更换预制板或重新浇筑混凝土（混凝土桥面板现浇带）的方法。在钢梁顶面增设剪力键，加强桥面板与钢梁的整体性，这种方法可与以上方法联合使用。病害预防建议Contents目

录管养现状典型病害特殊检查管理要点3.1

缆索系统专项检查3

特殊检查1、环向切开主缆涂装及缠丝2、定位安装观察窗3、观察窗密封主缆观察窗3.1缆索系统专项检查

主缆螺杆螺杆索

夹螺杆顶端螺

母F1L3螺杆端部长L2F2螺杆端部长L1超声波探头螺

母实测数据拟合趋势线斜率突变点fi(吨）索夹螺杆预紧力3

特殊检查3.1

缆索系统专项检查

断丝检查3

特殊检查桥梁检查3.4

缆索系统专项检查

锚头检查3.1

缆索系统专项检查

斜拉索PE检查3

特殊检查3.2

高耸结构检查高清摄像3

特殊检查3.2

高耸结构检查挂篮检查3

特殊检查3.2

高耸结构检查挂篮检查国内混凝土斜拉桥梁底检查车几乎都没有安装，需要后补。3

特殊检查3.2

高耸结构检查无人机3

特殊检查3.3钢管拱脱空检查敲击法图中实心圆圈代表敲击点完全脱空，半实心圆圈代表敲击点半脱空，空心圆圈代表敲击点未脱空。3

特殊检查3.3钢管拱脱空检查超声法3

特殊检查3.4

水下探摸3

特殊检查3.5支座反力测试3

特殊检查Contents目

录管养现状典型病害特殊检查管理要点4 管理要点4.1

管养理念传统的桥梁养护主要是指桥梁的检查和保养。广义的桥梁养护概念是指为保证桥梁运营期的安全性、适用性、耐久性而采取的各种工程行为。日常巡检经常检查清洁小修保养定期检查特殊检查加固设计加固施工安全评估运营管理实体型的大桥运营管理公司区别于管理型的大桥运营管理公司的特点是拥有其专业的作业层队伍，如养护队伍、巡查队伍等，能够为管理委托方提供从管理到操作的各方面的服务，它对资源的要求比较高。4.2

管养模式管理型的大桥运营管理公司的主要特点是管理人员组成精干队伍，内部机构精简，组织灵活，主要从事管理工作。作业层的工作，则通过合同与社会上各个专业公司建立关系。国外、香港地区及内地部分省份采用这种模式。4 管理要点日常巡检经常检查清洁小修保养定期检查特殊检查加固设计加固施工安全评估运营管理养护大队外委3.2

管养模式——实体型随着市场经济的发展，任何一座特殊结构桥梁的养护工作都不可能完全靠管养单位自身完全承担。采用偏实体型的管养模式，也要注意借鉴社会养护力量。江阴大桥是较为成功的案例。3 管养方案日常巡检经常检查清洁小修保养定期检查特殊检查加固设计加固施工安全评估运营管理由一家承包商承担4.2

管养模式——养护总承包九江二桥大桥建成通车后九江长江公路大桥有限公司通过公开招投标确定由中交一公局土木工程建筑研究院有限公司、中交公路规划设计院有限公司和中交一公局第三工程有限公司组成的联合体开展2016～2018年九江长江公路大桥检测、养护与技术服务项目设计施工总承包。4 管理要点斜拉索分项养护单位钢箱梁分项养护单位伸缩缝分项养护单位健康监测分项养护单位机电系统分项养护单位分项技术成果评估咨询单位综合评估成果管养计划分包单位专家组大桥技术专家组特邀技术顾问4.2

管养模式——分项养护宁波杭州湾大桥发展有限公司分项养护单位4 管理要点4.3

制度建设养护规划养护手册养护标准养护定额做什么？对桥梁未来5到10年的养护工作进行规划怎么做？制定详细的工艺要求，指导养护工作做的怎么样？对各项养护工作制定评定标准，从而对承包商进行有效约束该花多少钱？针对桥梁具体情况，编制专用养护定额，用以作为招标或委托的依据4 管理要点一轴一图一规划总结养护历程，形成养护时间轴调查现有病害，形成病害分布图安排未来养护工作，形成养护规划4.4

管养总结与规划总结过去，立足当下，规划未来。4 管理要点20042010201120122013DS1200伸缩缝钢梁断裂、橡胶块开裂、止水带开裂北侧桥台支座橡胶变形损坏更换损坏支座更换损坏的伸缩缝构件DS1200伸缩缝钢梁断裂、滑块松动全面质量检测，主桥评定为一类桥护栏升级改造定期检查一类定期检查二类斜拉索遭车辆撞击斜拉索专项检查2014斜拉索专项检查监测系统升级改造照明系统改造建立健康监测系统更换伸缩缝橡胶块，焊接钢梁裂缝成桥荷载试验设置永久观测点4.4

管养总结与规划4 管理要点←连云港全桥防水罩存在锈蚀现象；下锚头护罩大部分存在锈蚀现象个别较严重；个别下锚头有漏油现象；全桥斜拉索锚拉板处积土。抽检发现主桥1个支座四氟板磨损外露，全部支座钢结构轻微锈蚀。17#、19#墩顶杂物堆积；20#墩顶小箱梁盆式橡胶支座侧面不锈钢条表面油漆覆盖；20#墩钢横梁盆式橡胶支座轻微锈蚀，侧面不锈钢条表面油漆覆盖。抽检发现连云港侧引桥小箱梁横隔板存在15条竖向裂缝，缝宽均未超限；20#墩顶引桥梁端混凝土大面积剥落，预应力钢绞线锚头外露、锈蚀。抽检发现桥墩表面存在竖向裂缝；多座桥墩存在网状裂缝

。裂缝均为未非受力裂缝。压重段钢梁有一处加劲肋变形，部分小纵梁端部顶板变形，水流从梁端检修道位置直接流下，导致下部钢结构锈蚀。桥面铺装状况良好，局部位置存在少量坑槽；主桥防撞护栏预埋钢板均严重锈胀，部分混凝土剥离；检修道人行护栏严重锈蚀；大部分泄水孔阻塞，水篦子缺失；检修道线槽破损，内部杂物堆积。主塔钢锚梁大部分螺栓轻微锈蚀，挡块及垫块螺栓锈蚀严重；桥面上方约60m范围内，主塔内表面存在多条竖向裂缝，缝宽未超限。裂缝均为非受力裂缝。主塔上横梁检修通道门缺盐失。城→全桥检修桁车滑槽锚固螺栓轻微锈蚀；个别横梁存在涂层剥落及钢结构锈蚀现象；大纵梁连接螺栓大部分轻微锈蚀。主梁钢混结合部锈蚀、渗水，部分橡胶条脱出。3.4

管养总结与规划4 管理要点4.4

管养总结与规划4 管理要点1）参照现行定额和取费标准。2）参考本路段目前的管养投入。日常巡检、常规养护工作费用相对固定，对于这部分费用可以本路段目前的管养投入。3）类比其它工程项目。对于没有取费标准的养护和维修工作，可以参考类似工程项目实际发生的费用来估算。如伸缩缝更换工程、支座顶升更换工程等。4）市场调研。对于参考资料很少的管养项目，则可以通过向设备商、材料商、施工单位等询价的方式进行估算。4.5综合评估4 管理要点4.6

信息化管理系统建立全桥3

D模型全桥结构解析和3D模型的建立离散为桥塔、钢箱梁、缆索系统、桥墩、支座、伸缩缝和阻尼器等不同类型的单元。4 管理要点构件资产编码资产信息细目基础4.6

信息化管理系统通过结构拆分实现精细化管养桥梁 部位 部件材料静态信息规格尺寸桥面系桥面系设施附属设施唯一ID使用寿命病害库某斜拉桥上部结构主梁索塔斜拉索系统索体上锚头锚具下锚头锚具X0361XXXX0362XXXX0363XXX标准知识库动态信息措施库风险库损伤检测维修下部结构支座桥墩承台减震器X0364XXX关联信息评估关联设备关联构件4 管理要点材料信息几何信息图纸信息照片信息……检查频率检测频率养护频率养护内容………………………………发现时间病害类型严重程度照片/简图……检查时间检查类型检查手段检查费用……维修时间维修方法工程数量维修费用……评定时间评定方法评定等级评定人员………………………………风险类型风险源风险案例风险损失……检查类型检查工艺预算定额主要设备……常见病害表现形式分级方法主要危害……措施类型施工工艺预算定额交通方案…………………………………………………………资产属性静态信息4.6

信息化管理系统建立资产属性参数信息病害信息检查信息知识信息风险库检查措施库病害库动态信息维