在役懸索橋索夾檢測及使用現(xiàn)狀的評估

1、在役懸索橋索夾檢測及使用現(xiàn)狀的評估摘要：以某在役懸索橋索夾作為檢測對象，系統(tǒng)開展了對懸索橋索夾表面外觀 和螺栓軸力檢測；根據(jù)索夾檢測結(jié)果，分析了懸索橋索夾病害原因及使用現(xiàn)狀， 為懸索橋索夾后期養(yǎng)護提供維護建議。關(guān)鍵詞：懸索橋；索夾；檢測；使用狀況；評估索夾是懸索橋的主要承重構(gòu)件，其工作狀態(tài)直接關(guān)系到整座大橋的結(jié)構(gòu)安全。 當(dāng)索夾運營一段時間后由于施工、環(huán)境、管養(yǎng)、橋梁運營期間的振動等原因造成 索夾銹蝕、索夾內(nèi)積水、螺栓松動、螺栓軸力減小等嚴(yán)重病害，影響索夾的正常 使用。由于目前對在役懸索橋索夾的維護、檢測不夠重視以及對索夾病害情況掌 握甚少，很難反映出索夾的工作狀態(tài)。為此需對懸索橋索夾進行仔細(xì)全

2、面的檢測 分析，為懸索橋索夾后期養(yǎng)護提供維護建議。1概述1.1工程概況珠江某懸索橋全長1748m，主跨為1108m的單跨鋼箱梁懸索橋，橋?qū)?4.5m（不含布索區(qū)），跨徑布置為290m+1 108m+350m=1748m，兩邊跨均為跨徑62.5mPC連續(xù)箱橋梁，該橋采用鋼絲繩吊索，每側(cè)吊點設(shè)2根吊索，吊索與索夾 為騎跨式連接，索夾為左右對稱布置，通過螺栓橫向連接固定。大橋于2008年建成通車，經(jīng)過近9年的運營后，于2017年3月份在對該橋 的定期檢查中發(fā)現(xiàn)部分索夾出現(xiàn)銹蝕，索夾環(huán)縫及對接縫膠條破損、開裂，索夾 內(nèi)積水，部分螺栓松動及索夾輕微滑動等病害。為了確保大橋安全運行，過往車輛、行人通行安全

3、，于2018年6月對該橋具 有代表性的6個索夾（全橋共174個索夾，1752套螺栓）的表面外觀及螺栓軸力 進行了專項檢測，并根據(jù)此次檢測結(jié)果對整座大橋索夾進行綜合評估。1.2索夾檢測目的通過對懸索橋索夾從表面外觀到索夾軸力的檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進行綜合 評估，從而指導(dǎo)全橋索夾缺陷或病害的處置維護方案，對懸索橋索夾維護提出針 對性建議。2索夾檢測內(nèi)容及結(jié)果2.1外觀檢測索夾防護涂層是索夾的重要保護體，防護涂層的完好程度直接影響涂層內(nèi)索 夾的病害程度，因此非常有必要對防護涂層表面整體狀況進行檢測。對本次選擇 的6個索夾表面整體狀況進行認(rèn)真檢測后發(fā)現(xiàn)：索夾表面防護涂層老化、剝落， 索夾表面銹蝕，環(huán)縫

4、及縱縫密封膠條破損開裂，部分索夾縱縫內(nèi)填充物掏空并存 在積水，與2017年定期檢查報告進行對比發(fā)現(xiàn)病害程度有所加劇。2.2索夾內(nèi)積水及濕度檢查為了進一步檢測索夾內(nèi)的積水及空氣濕度情況，對本次具有代表性的6個索 夾的底面縱縫密封膠條最低處進行開小窗檢測，發(fā)現(xiàn)其中4個索夾開窗后均有積 水流出，且積水量較多。根據(jù)流出積水體積測算出積水量已超過索夾內(nèi)部至少一 半空間。對未發(fā)現(xiàn)積水流出的兩個索夾在索夾底面開窗處作為進氣口充入干燥的 氮氣，從索夾頂面縱縫最高處開出氣口，并在出氣口處用濕度計檢測出口處氮氣 濕度。檢測結(jié)果均發(fā)現(xiàn)氮氣濕度大于相同環(huán)境的大氣濕度。2.3索夾螺栓軸力檢測2.3.1軸力檢測方法索夾螺

5、栓軸力的檢測，利用螺栓拉伸器對索夾螺栓進行張拉，通過張拉力數(shù) 值及螺栓拉伸器標(biāo)定的張拉力計算公式，計算出螺栓的軸力，以達(dá)到螺栓軸力檢 測的目的。索夾軸力檢測完成后應(yīng)對螺栓螺母按原設(shè)計值進行緊固處理，以確保 索夾螺栓在軸力檢測完成后恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。具體檢測方法如下：（1）螺栓拉拔套筒安裝檢測人員乘坐專用平臺靠近索夾后，首先將需要張拉的螺栓防水螺母拆卸下 來，利用游標(biāo)卡尺卡在每根螺栓處的索夾兩側(cè)，測量索夾兩側(cè)間距并記錄在張拉 記錄表上。然后檢查螺栓絲口情況，必要時用脫漆劑脫掉螺桿上的油漆，或用攻 絲工具對螺紋重新修復(fù)，或者選取螺栓另一端進行張拉。然后依次裝入撐腳、千 斤頂、鎖止螺母，鎖止螺母擰

6、入螺紋部分必須超過外露螺紋60%以上。（2）螺栓軸力檢測和緊固張拉同一索夾螺栓時，應(yīng)考慮先張螺栓引起的后張螺栓軸力的損失，影響螺 栓軸力檢測的準(zhǔn)確性，因此螺栓須按一定順序進行，以減少螺栓緊固力損失。（索夾螺栓的編號規(guī)則：以橋面?zhèn)扔疑辖堑谝粋€依次如圖所示的順序進行編號）。1）同一索夾的螺栓，按由索夾兩端向中間的順序進行檢查和緊固，本次檢測 的索夾最多的螺栓數(shù)量有16個，最少的有4個，大于8個螺栓的分兩次緊固， 第一次緊固8個，第二次緊固剩余的全部螺栓。2）結(jié)合設(shè)計參數(shù)與張拉設(shè)備技術(shù)參數(shù)，計算好油泵張拉控制力，配合已標(biāo)定 的精密油壓表，通過油泵供能，給索夾螺桿施加張拉力。施加張拉力的過程如下：張拉

7、分三步進行，分別緩慢施加張拉力至設(shè)計軸力的30%，80%，100%， 持荷1min，并同時依次檢查被拉伸的螺栓螺母，查看是否松動，并記錄在張拉記 錄表上；如張拉至設(shè)計軸力的100%時被張拉的螺栓螺母均未松動，則此螺栓軸力 按設(shè)計軸力進行記錄；如有一個以上螺母松動，則考慮一定的超張拉，將螺栓張拉力張拉至設(shè)計 軸力的105%，持荷2min后用扭力扳手按設(shè)計扭力值緊固所有被張拉的螺栓螺母;張拉過程中必須細(xì)致記錄每根螺栓、每個量程時螺母的緊固情況以及螺栓 的有效軸力范圍，最終整理出螺栓軸力檔案。千斤頂回油鎖定張力后，再次利用 游標(biāo)卡尺卡在每根螺栓處的索夾兩側(cè)，測量索夾兩側(cè)間距離并記錄在張拉記錄表 上；

8、同時復(fù)核前后2次長度測量數(shù)據(jù)，符合規(guī)定后方可拆除千斤頂進行下一步的 張拉，否則，反復(fù)張拉，直至所有數(shù)據(jù)符合規(guī)定。張拉以張拉力為主，螺母間距 作為輔助控制參數(shù)。（3）拆除拉拔裝置所有螺栓緊固完成后，油泵卸壓并拆除拉拔套筒，裝回防水螺母。索夾螺栓編號示意圖2.3.2索夾軸力檢測結(jié)果索夾螺栓軸力檢測結(jié)果匯總表通過對索夾螺栓軸力檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對所檢測的6個索夾螺栓軸力均有較大 的損失，軸力損失均超過30%以上。3檢測結(jié)果分析索夾主要病害產(chǎn)生的主要原因如下：（1）大橋索夾安裝使用至今已超過10年，其索夾防護涂層及密封膠條在長 期的日照及風(fēng)雨的侵蝕及其他環(huán)境因素下，使得防護涂層老化、剝落、破損，失去索夾體

9、的保護作用。（2）限于當(dāng)年懸索橋索夾安裝工藝及工人施工水平所限等因素，對索夾的防 護施工不到位，造成索夾涂層、縱縫、環(huán)縫加速老化、開裂、剝落，進而雨水通 過病害部位進入索夾內(nèi)。（3）大橋運營期間，風(fēng)、雨及車輛通行造成的振動及索夾安裝施工時索夾軸 力未達(dá)到設(shè)計要求等因素到時索夾螺栓軸力存在明顯損失。4索夾使用現(xiàn)狀評估通過對該懸索橋6個索夾的主要病害進行分析，展開對全橋索夾使用狀況的 評估。索夾的防護層老化破損，索夾內(nèi)積水以及軸力損失等病害有加速惡化的趨 勢，長此以往有造成橋毀人亡的重大安全事故風(fēng)險。5維護建議考慮到該橋當(dāng)年的建設(shè)實際情況，根據(jù)本次索夾外觀及螺栓軸力的檢測結(jié)果 及長期影響預(yù)測，為了確保大橋運營安全，宜盡早開展全橋索夾的維護及螺栓緊 固工作。6結(jié)論本文以某珠江上某懸索橋大橋的6個索夾為研究對象，分別從外觀和索夾螺 栓軸力的檢測，并對檢測結(jié)果進行原因分析，對全橋索夾安全使用狀況的評估， 為橋梁后期維護提供建議。本文形成如下結(jié)論：（1）形成一套懸索橋索夾螺栓軸力檢測方法和流程，為類似工程提供借鑒。（2）歸納總結(jié)了懸索橋索夾軸力損失的特點，為其他類似工程的養(yǎng)護提供參 考。（3）懸索橋索夾外觀及軸力的檢測為索夾后期養(yǎng)