鋼管混凝土系桿拱橋的養(yǎng)護(hù)分析

潘禮中

（馬鞍山市市政管理處，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

系桿拱橋具有許多優(yōu)越性，它不僅結(jié)構(gòu)合理、受力明確、豎向剛度大，無(wú)論地基情況如何，在全國(guó)各地均能建造，甚至在高速鐵路上也被采用。這種橋型不但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)、造價(jià)低廉，同時(shí)橋型美觀，反映出力與美的統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)形式與環(huán)境的統(tǒng)一，有不少已經(jīng)建成的梁（包括變截面連續(xù)梁）拱組合的橋梁，已成為城市的標(biāo)志性建筑，增加了城市的景觀效應(yīng)。與變截面連續(xù)梁橋相比，系桿拱橋跨中截面的建筑高度可比連續(xù)梁橋降低20%～30%左右，可以縮短引橋長(zhǎng)度，降低橋梁的總造價(jià)。隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展速度的加快、越來(lái)越多鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建成，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的養(yǎng)護(hù)已成為一個(gè)重大課題。

1 鋼管混凝土系桿拱橋的構(gòu)造特點(diǎn)

鋼管混凝土系桿拱橋的拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，管內(nèi)灌注混凝土。為避免拱腳部位受到汽車意外撞擊，在拱腳段多采用實(shí)心混凝土拱肋。拱橋吊桿采用高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲，冷鑄鐓頭錨具，熱擠PE防護(hù)。吊桿上端固定于拱肋，下端固定于梁底。為避免人為因素對(duì)吊桿的損壞，吊桿下端應(yīng)安裝有鋼護(hù)管，管下安裝有減振圈。系桿為此類橋的關(guān)鍵部件，采用鋼絞線體外索，由防銹油脂與熱擠PE雙層防護(hù)。兩端采用專用體外索錨具，有夾片放松裝置，外加防護(hù)罩，錨下有一段鋼管。系桿束是主橋的“生命”之索，除防撞護(hù)墻可防止汽車翻入外，還沿系桿全長(zhǎng)設(shè)有兩層保護(hù)。第一層是鋼筋混凝土π形保護(hù)板，第二層是鋼箱。主橋縱、橫梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

2 鋼管混凝土系桿拱橋養(yǎng)護(hù)的重要性

鋼橋面板由于其自重輕、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢(shì)，在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建造中備受青睞。但也有明顯的缺點(diǎn)，例如，焊接工作量大，施工要求高。直接承受車輪荷載，疲勞問(wèn)題突出等，而且一旦鋼橋面板開(kāi)裂，則其剛度降低，導(dǎo)致鋪裝更難進(jìn)行，造成車輛對(duì)鋼橋面板的沖擊加大，這樣將形成一個(gè)“破壞→修復(fù)→再破壞→再修復(fù)”的惡性循環(huán)，這對(duì)大橋的壽命是一個(gè)極大的隱患。因此，需要建立“橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→施工→養(yǎng)護(hù)”的系統(tǒng)工程觀念，在設(shè)計(jì)之初就要將養(yǎng)護(hù)工作考慮在內(nèi)。相反，如果不注意養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)，將會(huì)大大縮短橋梁的使用壽命，甚至造成橋毀人亡的嚴(yán)重后果。

在國(guó)外，特別是英美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家，橋梁的養(yǎng)護(hù)、健康檢測(cè)和修補(bǔ)加固在橋梁領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，他們投入了大量的人力物力對(duì)橋梁的養(yǎng)護(hù)和健康檢測(cè)進(jìn)行研究，業(yè)已形成較完善的橋梁養(yǎng)護(hù)制度。特別是大型橋梁，由于其重要地位和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)受力形式，根據(jù)環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)每座橋梁都建立了專門的技術(shù)檔案、養(yǎng)護(hù)制度和健康檢測(cè)體系，以科學(xué)的方法準(zhǔn)確把握橋梁的工作狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的隱患及時(shí)的預(yù)報(bào)和評(píng)估，及早采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊鈽蛄旱膰?yán)重?fù)p害，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，以確保橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。目前，國(guó)內(nèi)橋梁的養(yǎng)護(hù)十分薄弱，大部分中、小型橋梁基本上沒(méi)有進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，即使對(duì)大型橋梁，其養(yǎng)護(hù)也存在著很大的盲目性，缺少采用定期檢查和養(yǎng)護(hù)的制度，更沒(méi)有對(duì)橋梁的工作狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)控，一般僅當(dāng)外觀發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的問(wèn)題時(shí)才修修補(bǔ)補(bǔ)。對(duì)于大型橋梁，缺乏系統(tǒng)科學(xué)的保養(yǎng)制度將會(huì)顯著縮短橋梁的使用壽命，甚至導(dǎo)致重大安全事故的發(fā)生。隨著時(shí)間的推移，由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，又加上氣候的原因，目前我國(guó)一些正在使用的橋梁已經(jīng)出現(xiàn)病害，給橋梁的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)隱患。

3 鋼管混凝土系桿拱橋的養(yǎng)護(hù)對(duì)策

3.1 鋼管混凝土拱肋的養(yǎng)護(hù)

對(duì)鋼管混凝土拱肋（含腹桿及橫向聯(lián)結(jié)系）的養(yǎng)護(hù)工作主要包括下列內(nèi)容。

3.1.1 保持焊接的正常狀態(tài)。當(dāng)焊縫承受與其方向垂直的交變荷載時(shí)，在焊接缺陷及局部應(yīng)力集中處均易誘發(fā)疲勞裂紋。該裂紋一旦形成，在應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的共同作用下，裂紋迅速擴(kuò)展。如不及時(shí)修復(fù)，會(huì)引起嚴(yán)重后果。因此，對(duì)拱肋的焊接部位應(yīng)注意保持焊接的正常狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)橋梁在使用過(guò)程中焊接處有異常情況，應(yīng)注意分析裂縫發(fā)生原因，及時(shí)處理。

3.1.2 當(dāng)拱肋出現(xiàn)裂縫后，應(yīng)由專業(yè)技術(shù)焊工及時(shí)用手電鉆在裂紋端鉆一直徑2～3mm的圓孔，阻止裂紋的擴(kuò)展，然后用碳弧氣刨清除裂紋部位。裂紋清除后，用砂輪打磨干凈，預(yù)熱后用CO2保護(hù)焊修復(fù)。修復(fù)完畢應(yīng)進(jìn)行無(wú)損檢查，確認(rèn)焊縫缺陷不復(fù)存在，否則應(yīng)重新修補(bǔ)。焊縫修補(bǔ)次數(shù)一般不應(yīng)超過(guò)兩次。修復(fù)工作進(jìn)行前，應(yīng)制定相應(yīng)修補(bǔ)方案及焊接修復(fù)工藝，焊接工藝應(yīng)進(jìn)行必要的測(cè)試與評(píng)定。對(duì)重要部位焊縫修復(fù)，應(yīng)征得有關(guān)專家認(rèn)可后方可實(shí)施。

3.1.3 日常檢查過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)拱肋涂層有TB/T2486標(biāo)準(zhǔn)所列的涂膜劣化等級(jí)在2級(jí)以上的漆膜損壞，應(yīng)及時(shí)處理。

3.1.4 在確定鋼管混凝土的管內(nèi)有空洞或離析時(shí)可先鉆孔注入環(huán)氧樹(shù)脂、水泥砂漿后再封閉鉆孔。

3.1.5 主梁的撓度值出現(xiàn)異常時(shí)要及時(shí)限制交通，并應(yīng)查明原因，委托設(shè)計(jì)部門計(jì)算，采取措施進(jìn)行處理。

3.2 拱座的養(yǎng)護(hù)

3.2.1 在拱座與裸露的鋼管混凝土交界段以上露出的鋼管表面，若涂層出現(xiàn)褶皺、龜裂，在排除涂層質(zhì)量、氣溫、老化等原因外，宜再將包裹混凝土向上延長(zhǎng)。

3.2.2 若拱座的外包混凝土出現(xiàn)褶皺、龜裂、裂紋，當(dāng)無(wú)明顯變形時(shí)，可暫用水泥砂漿涂抹，加強(qiáng)觀察，分析原因。待穩(wěn)定后再根據(jù)情況進(jìn)行修復(fù)（如壓漿，封閉或鑿除裂損部分進(jìn)行修復(fù)）。

3.2.3 對(duì)拱座處的積水要及時(shí)排除，保持清潔干燥。

3.2.4 每年冬夏來(lái)臨之前，對(duì)裸管段與有外包混凝土的管段交界處要涂厚油脂。

3.3 吊桿及錨具的養(yǎng)護(hù)

3.3.1 吊桿涉及橋梁的耐久性和承載能力。吊桿的養(yǎng)護(hù)是鋼管混凝土拱橋養(yǎng)護(hù)工作的重點(diǎn)。吊桿養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)部位是上、下錨頭處。

3.3.2 冷鑄錨頭和螺栓是暴露在大氣中的，要注意防水防銹，絲扣部分應(yīng)經(jīng)常涂潤(rùn)滑油防腐。應(yīng)定期對(duì)吊索系統(tǒng)涂漆防銹，補(bǔ)刷防銹漆。吊桿兩端錨固處及錨頭、吊桿出口密封處、防護(hù)套等部位，發(fā)現(xiàn)有損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)處治。

3.3.3 當(dāng)錨頭發(fā)現(xiàn)裂縫或破損，應(yīng)更換該吊桿。

3.4 系桿及防護(hù)板的養(yǎng)護(hù)維修

吊桿、系桿為鋼管混凝土系桿拱橋的關(guān)鍵部件，為養(yǎng)護(hù)至重點(diǎn)。特別是系桿，是鋼管混凝土系桿拱橋的“生命之索”，鋼筋銹蝕已成為影響結(jié)構(gòu)使用壽命和安全的主要因素之一。特別是目前設(shè)計(jì)中采用的高強(qiáng)度材料，橋梁設(shè)計(jì)時(shí)是在材料無(wú)缺陷前提下進(jìn)行的設(shè)計(jì)，這些材料如果有0.02mm的壓痕，即為材料缺口，局部缺口處應(yīng)力將大大增加，0.05mm壓痕為肉眼可見(jiàn)的腐蝕坑，就會(huì)大大影響結(jié)構(gòu)的承載力。因此，系桿要避免橫向沖擊，注意防水、防銹。在鋼管及防護(hù)罩內(nèi)均應(yīng)壓注防銹油脂作防護(hù)。發(fā)現(xiàn)系桿及防護(hù)板損壞應(yīng)及時(shí)處理。如發(fā)現(xiàn)油脂滲漏，應(yīng)補(bǔ)注防銹油脂，并找出滲漏部位，加以堵塞。對(duì)系桿錨頭、錨板防護(hù)罩、滾珠軸承等應(yīng)使其保持在完好狀態(tài)?；炷练雷o(hù)板裂縫寬度超過(guò)0.2mm者應(yīng)壓漿修補(bǔ)。

3.5 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土梁的養(yǎng)護(hù)

在檢查中若發(fā)現(xiàn)混凝土有開(kāi)裂現(xiàn)象，應(yīng)注意觀察其發(fā)展情況。待穩(wěn)定后，再根據(jù)開(kāi)裂情況，進(jìn)行修復(fù)。如裂縫發(fā)展嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)查明原因，咨詢專家、委托設(shè)計(jì)或科研單位，采取加固處理措施。若發(fā)現(xiàn)混凝土有露筋、剝落等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼管混凝土系桿拱橋，作為一種新型橋梁，國(guó)內(nèi)目前尚未出臺(tái)關(guān)于該類橋梁完整的設(shè)計(jì)規(guī)范，更無(wú)成熟的使用和養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。如何對(duì)這些已建橋梁進(jìn)行規(guī)范化管理、及時(shí)進(jìn)行檢查與養(yǎng)護(hù)維修工作，最大限度地延長(zhǎng)橋梁的使用壽命已成為必須面臨的新課題。因此，有必要對(duì)鋼管混凝土系桿拱橋養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，以便有計(jì)劃地改善此類橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)，確保橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，最大限度地延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。