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中承式钢管砼桁架拱桥运营养护技术探讨
作者：朱庆铖 韦建颖
来源：《中国新技术新产品》2009年第14期
摘要:中承式钢管砼桁架拱桥是采用新技术、新材料、新工艺设计施工的一种新型桥梁。本文仅就该类桥在运营中的养护技术问题进行一些粗浅的探讨和分析。 关键词:中承式;钢管砼桁架拱桥;运营养护;技术 引言
中承式钢管砼桁架拱桥是采用新技术、新材料、新工艺设计施工的一种新型桥梁。该类桥是我国近十年来一种发展迅速的桥梁结构,同其它桥梁一样,作为跨越江河湖海的重要枢纽,极大地促进了区域高速公路网的建设,承担着重要的社会功能,大大缓解了交通的压力。由于该类桥型较新,在运营中也遇到了一些新的问题。本文仅对运营养护技术问题进行一些探讨。
1常见病害
中承式钢管混凝土拱桥的最关键部位为吊杆。拱桥吊杆常采用钢绞体外索,由防锈油脂和热挤PE双层防护,外加防护罩。吊杆的上锚具为避免直接暴露在大气中,常设置在拱肋弦杆内或缀板处。下端为固定锚具,以方便拆卸更换。为避免人为因素对吊杆的损坏,吊杆设有不锈钢护筒和减振圈。主桥横梁多采用预应力梁,但部分桥拱肋与桥面系相交接处横梁为非预应力梁。 1.1吊杆PE裂缝
管养单位曾发现S特大桥84条吊杆中有53条的PE防护层出现不同程度的裂缝。经核实其中有8条吊杆采用了不合格的PE塑料作防护,导致桥梁运营不到一年即出现防护层断裂。随着时间的推移,吊杆裂缝数量不断增加、裂缝宽度不断增大,裂缝最多的1条吊杆开裂达32处。虽经管养单位进行局部封水处理,但并不能根治此病害。 1.2锚具积水
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经过一段时间的通车运营,中承式钢管砼桁架拱桥上下锚头外壳均出现不同程度的锈蚀且在下锚头的钢护筒中出现积水现象。
在L特大桥,总共70根吊杆有61根吊杆下锚头的钢护筒积水,积水数量最多的吊杆下锚头达到9700ml,积水高度占钢护筒长度55.2%。另有4根吊杆下锚头的钢护筒无积水。该特大桥下锚头钢护筒外壳无黄油、无锈迹。
管养单位采取了水样(1种为水色锈黄且有沉淀物,1种为水色较清澈)送检测单位进行水质分析。根据中华人民共和国行业标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)分析,表明水色锈黄的积水有较强的腐蚀性积水估计为雨水通过未完全密封的吊杆与钢护筒交接部位渗入钢护筒,浸泡下锚头。管养单位打开了积水最严重的下锚头的底盖,抠出了阻蚀密封剂,露出了下锚头中的钢丝束的端头,发现仅有微量的水,钢丝束端头并未生锈。 1.3主横梁裂缝
在对L特大桥进行经常检查时,发现该桥H2、H3类主横梁(其与钢管拱肋相交)梁体出现多条竖向裂缝,存在较为严重的安全隐患。通过邀请检测单位对发现裂缝的横梁进行检查,发现该桥主跨第4、5、41、42号主横梁出现多条竖向裂缝。第4、42号主横梁为H2类横梁,第5、41号主横梁为H3类横梁,第4、5号主横梁在LZ岸一侧,第41、42号主横梁在NN岸一侧。上述四片主横梁直接安装钢管拱肋上。经使用望远镜和桥检车观测,第4、5、41、42号主横梁分别出现6、14、7、4条竖向裂缝,其中第5号主横梁,跨中位置出现的竖向裂缝贯穿腹板及梁底,左端支点附近出现贯穿两侧腹板及顶板的裂缝,宽度范围:0.22～0.23mm。见图1。
经初步分析和应急检测,初步分析为 4#、5#、41#、42#横梁为普通钢筋混凝土结构,根据计算结果,在极不利荷载组合三作用下即考虑降温作用下,4#、5#、41#、42#横梁所承受的作用超过了该横梁允许值,使得受拉区混凝土开裂。但超限数值不大,而且与梁侧超宽裂缝方向不符,不是梁侧超宽裂缝产生的主因,而只是梁底裂缝产生的原因;梁侧产生超宽裂缝的主要原因,根据模型计算结果分析为伸缩缝设置宽度不够或伸缩缝(及伸缩缝下支座)部分失效引起纵桥向水平推力过大产生过大弯矩而导致梁侧超宽裂缝产生。
2 运营养护
2.1 养护方案的制定
中承式钢管砼桁架拱桥的运营养护包括桥梁的运营养护管理、桥面的日常清扫、桥梁检查等工作。
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中承式钢管拱桥日常养护除按照《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)等规范执行外,还应定期观测桥面标高、墩台身的高程、倾斜度、拱轴线、吊杆的变化;检查吊杆保护层是否有破损、老化、漏水;检查吊杆下缘桥面(或横梁)上是否有开裂、积水、草食现象;检查吊杆的上、下锚头是否保护完好,打开防护罩检查是否有积水、密封剂是否完好,锚头、锚板、螺牙是否生锈;检查钢管构件是否扭曲变形、局部损伤、焊缝边缘有否裂纹或脱开,油漆层是否有裂纹、起皮、脱落,构件是否腐蚀生锈;检查主拱圈的拱脚、L/4、3L/4、拱顶和拱上结构的变形,以及混凝土开裂与钢筋锈蚀等缺损情况;检查混凝土横、纵梁有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋和钢筋锈蚀等。
2.2 桥梁日常养护工作
2.2.1 建立中承式钢管砼桁架拱桥养护管理工作制度。
2.2.2 在PE层上加焊盖帽,防止雨水进一步渗入锚头。对已打开的锚头进行处理,已锈蚀的锚头先除锈后涂刷SACI-8200渗透/密封剂,停留24小时喷涂或刷涂SACI-8100R高性能柔性修补漆修补充填旧漆膜的缺损部分。最后用SACI-8100R作整体喷涂。整体覆盖层的干膜厚度为5～7mils。
2.2.3每日安排专职养护工打扫桥面卫生,保持桥面行车道、人行道、分离带、吊杆附近的清洁,清理桥梁泄水管和伸缩缝内沉积物。每30日安排专职养护工清理和擦洗桥上的交通安全设施(含轮廓标、反光道钉、标示牌、防眩板及航标灯等)。
2.2.4每一个月对所辖的中承式钢管拱桥吊杆保护层进行一次检查,并填写检查情况记录表。
2.2.5每半年对所辖的中承式钢管拱桥的拱轴线标高及下锚头底板标高进行一次测量,并填写《中承式钢管拱桥高程测量比较表》。对测量出的标高、位移与设计、竣工时进行对比,观察拱轴线等的变化。
2.2.6每年对所辖的中承式钢管拱桥的上、下锚头抽样检查一次。
2.2.7完成定期检查和《中国高速公路桥梁管理系统(CEBMS)》的内业数据采集及完善工作。
2.3 病害修复方案与实施 2.3.1对吊杆进行维修和防水优化
对吊杆附件进行维修的主要方案为:拆卸已生锈的钢质锚头防护罩,吊杆锚杯和螺母用除锈剂除锈,拆卸锚杯端盖,清除镦头间的残胶,在镦头腔内涂黄油并按原样恢复,吊杆锚杯和螺母涂黄油防锈,装配可拆装式不锈钢锚头防护罩,将横梁上的吊杆预埋管接长至高于桥面300mm。