第２３卷第４期 河南工程学院学报（自然科学版） Ｖｏ１．２３，Ｎｏ．４ ２０１１年ｌ２月 ＪＯＵＲＮＡＬ Ｉ）Ｆ ＨＥＮＡＮ ＩＮＳ ＩＴｒＵ ｒＥ ０Ｆ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｄｅｃ．２０１１ 悬索桥定期检测与养护实例研究 肖 辉 ，吴 刚 （１．重庆交通大学土木建筑学院，重庆４０００７４；２．安徽省交通规划设计研究院，安徽合肥２３００８８） 摘要：悬索桥因其强大的跨越能力和杰出的景观效果得到了众多青睐，但限于主缆材料的品质和荷载标准，这类悬索 桥存在变形较大、钢构件容易锈蚀、承载潜力低等问题．结合印把子沟跨线桥的定期检测，介绍了悬索桥在定期检测养护中应 注意的问题． 关键词：悬索桥；检测；养护；技术状况；评定 中图分类号：Ｕ４４６ 文献标志码ｍ 文章编号：１６７４—３３０Ｘ（２０１１）０４—００４７—０６ 悬索桥因其强大的跨越能力和杰出的景观效果得到了众多的青睐，早在２０世纪７０年代，国内陆续修建 了一批跨径在１００ ｍ左右的悬索桥，主要用于旅游风景区、交通不便的山区以及一些特殊工程中，但限于当 时主缆材料的品质和荷载标准，这类悬索桥存在着变形较大、钢构件容易锈蚀、承载潜力低等问题．悬索桥上 的缆索，由于长年使用和所处环境的影响，．经常发生腐蚀和钢丝破断等损伤．轻度损伤虽不会影响桥梁的使 用性能，但损伤若进一步扩大，发展至最坏的情况，可能会导致桥梁坍塌…．基于安全运营、超载或提高荷载 等级等方面的考虑，这类悬索桥的检测和评估便成为一个十分突出、亟待研究解决的课题． 本文通过对四川省攀枝花市锦屏电站印把子沟跨线桥的定期检测，从桥梁外观、桥面线形、吊杆长度、主 塔偏位、主缆及吊杆的自振频率等方面对该桥做了较为全面的检测和性能评估，并对其运营管理及养护提出 了建议． １印把子沟跨线桥简介 四川省攀枝花市锦屏电站印把子沟 跨线桥为主跨１２０ ｍ的单跨悬索桥，是为 满足锦屏二级引水隧洞和进水口施工而 设置的施工临时桥．桥面净宽为４．５ ｍ＋ ０．７５ ｍ×２，使用年限为９ Ｑ，主缆跨中设 计高程为（基准温度２０℃）１ ６５９．１ ＩＴＩ，左 右岸塔柱顶部主缆高程为１ ６７１．１ ｍ，左 岸散索点高程为１ ６５；７．７ ｍ；右岸散索点 高程为１ ６６８．９ ｍ，左右两岸后锚砼面到 散索点距离为８ Ｉｎ．，桥面跨中高程为 １ ６５７．４ ｒｎ．工程于２００５年４月２９日开 工，２００６年１月１０日完工． 设计荷载：汽一５４级、挂一８Ｏ级，仅 图１印把子沟跨线桥桥面图 通行一辆重车，不叠加人群荷载． Ｆｉｇ．１ Ｙｉｂａｚｉ ｂ￣ｄｇｅ ｄｅｃｋ ｆｉｇｕｒｅ 收稿日期：２０１１—１０—１０ 作者简介：肖辉（１９８３一），男，湖北襄阳人，硕士研究生，主要从事桥梁损伤评定及加固改造方面的研究． ・４８・ 河南工程学院学报（自然科学版） ２０１１．皋 ２桥梁的定期检测 ２．１检测目的 为保证桥梁处于完好的技术状态，提 高其服务水平并延长使用年限，需对桥梁 进行定期的检查和评定，即通过对桥梁结 构各部件所存在的缺损状况进行全面、细 致、深入的现场检查，查明其缺陷或潜在 病害的性质、所在部位、严重程度及发展 趋势，弄清缺损产生的原因，尤其对病害 较严重的部件的技术状态和安全状态作 出特别说明，并结合结构材料的缺损状 况、结构的整体性能和功能状况进行评 估，还要建立养护档案，提出后续的养护 和维修建议 Ｊ． ２．２检测内容 图２印把子沟跨线桥立面图 Ｆｉｇ．２ Ｙｉｂａｚｉ ｂｒｉｄｇｅ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ 桥梁外观检测：以桥检车作为辅助平台并利用多种先进检测设备，根据ＪＴＪＨ １１ ００４《公路桥涵养护 规范》 及其他现行的有关规范、标准，对桥梁工程进行全面细致的外观质量检查，对各类外观缺陷与病害 作相关标注、测量并详细记录． 主要检查内容包括桥面构造的检查（人行道栏杆是否松动、开裂、锈蚀、破损，桥面钢板是否变形、断裂， 排水系统是否堵塞，台背填土有无沉降或挤压隆起，台背路面有无下沉，伸缩缝有无破损）；检查索塔高程、 塔柱倾斜度、桥面高程及梁体纵向位移时是否有异常变位；检测索体的振动频率、索力有无异常变化；检查主 梁或加劲梁；检查锚碇及锚杆有无异常的拔动；检查锚头、散索鞍有无锈蚀破损，锚室有无开裂、变形、积水； 检查主缆、吊杆的表面防护是否完好；检查索鞍是否有异常的错位、卡死、辊轴歪斜，构件是否有锈蚀、破损， 主缆索跨过索鞍部分是否有挤扁现象；检查吊杆上端与主缆索的索夹是否有松动、移位和破损，下端与梁连 接的螺栓有无松动；检查索塔的爬梯是否完好． 桥梁实体检测采用钢尺、全站仪等设备，对桥面线形、主缆线形、吊杆长度、主塔偏位进行全面检测，量测 桥长、桥宽；采用美国动态信号分析系统ＤＰ２４０测试主缆及吊杆的自振频率，并对测试结果作出记录；测量 伸缩缝． ２．３桥梁外观检测 ２．３．１桥面及附属工程 本桥桥面钢板焊缝局部开裂；桥面栏杆基本完好、无明显锈蚀现象． ２．３．２主缆及吊杆 检查吊索系统是否遭受腐蚀，特别容易引起腐蚀的部位有索夹锥体铸块内、大螺杆与加劲梁间的间隙内 （不便涂漆且会沿缝渗水）、十字撑与吊索连接部位等，对这些部位应特别仔细检查．此外，还应检查吊索有 无倾斜、各紧固件是否松动． 经检查，本桥吊杆完好、无明显变形；吊杆与主缆连接的索夹无松动；主缆防护套老化破损部位较多，主 缆钢丝绳开始锈蚀． ２．３．３主梁 本桥桥面下钢板连接处的加筋螺栓有松动的情况；钢梁系防腐涂装完好，无明显锈蚀现象． ２．３．４鞍座 本桥鞍座无明显变位，鞍座上部分螺帽缺失；鞍座部分螺栓松动、脱落，开始锈蚀；鞍座上面主缆锚固件 第４期 肖 辉，等：悬索桥定期检测与养护实例研究 ・４９・ 开始锈蚀；鞍座紧索块件开始锈蚀． ２．３．５锚碇 本桥主缆与锚碇连接件工作正常，有轻微锈蚀现象；主缆锚碇完好，无变位现象；拉索与桥台锚碇处有建 筑垃圾；索塔检查爬梯有变形． ２．３．６下部结构 本桥２号桥台处支座橡胶板缺失；重车过桥时主梁纵向移动较明显；右岸桥台护壁局部有垮塌；左岸主 墩有冲刷现象；桥上两重车同时过桥现象时有发生． ２．４工程实体检测 ２．４．１主要结构尺 （见表１） 表１主要结构尺寸汇总表 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｉｚｅ ｓｕｎＨｎａｒｙ ｆｏｒｍ Ｉ１３ ２．４．２全站仪线性测量 （１）吊杆长度测量 采用高精度全站仪免棱镜测量各吊杆上下端钢销中心坐标，上端销坐标可推算主缆线形．吊杆上下端销 中心长度见表２． 表２吊杆长度实测值 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｈａｎｇｅｒ ｍ （２）塔偏位测量 塔顶在四角立棱镜，采用全站仪测量其坐标点，塔下端采用免棱镜测量角点坐标，塔偏位列于表３中．左 岸上游塔柱有明显纵向偏位（偏跨中倾斜），下游塔柱无明显偏位，塔顶平面有纵向错动约７ｃｍ；：Ｅ岸上游塔 柱、下游塔柱均无明显偏位，见表３． 表３塔偏位测量值 Ｔａｂ．３ Ｔｏｗｅｒ ｐａｒｔｉａｌ ｌｅｖｅｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｖａｌｕｅ ｍ ・５０・ 河南工程学院学报（自然科学版） ２０１１正 （３）桥面线形 采用全站仪测量桥中线线形，分别测量左岸塔处、跨中、右塔处３个点的坐标（见表４），左塔处桥面与跨 中高差值为０．１２８ ｍ，右塔处桥面与跨中高差值为０．０８４ ｍ，表明跨中桥面比理论标高下沉约０．１ ｍ． 表４桥面中线线形测量 Ｔａｂ．４ Ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｍｉｄｆｉｎｅ ｌｉｎｅａｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍ （４）主缆线形测量 采用全站仪免棱镜测量各吊杆上端钢销中心坐标，加上索夹高度，即为主缆中心高程，塔顶索鞍处直接 测量中跨、边跨主缆中线交汇点坐标（见表５）．上游实测矢高为１２．０８１ ｍ，下游实测矢高为１２．１１４ ｍ，设计 矢高为１２ ｍ，上游主缆下垂８．１ ｃｍ，下游主缆下垂１１．４ ｃｍ． 表５主缆线形 Ｔａｂ．５ Ｔｈｅ ｃａｂｌｅ ｆｏｒｍ ｍ ２．４．３桥梁自振频率测试 通过现场测量主缆的固有频率，使用振动弦理论计算索力． （１）主缆自振频率测试 一左岸边跨上游主缆的自振频率为３．１１２ ５ Ｈｚ，左岸边跨下游主缆的自振频率为３．０５ Ｈｚ；右岸边跨上游 第４期 肖 辉，等：悬索桥定期检测与养护实例研究 ● ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｍ ｎ ・５１・ Ｍ ＂ 主缆的自振频率为３．一￣１６ Ｈｚ，右岸边跨下游主缆的自振频率为３．３５ Ｈｚ． 由于吊杆的约束影响，主缆中跨的自振倍频关系不明显． （２）桥面振动测试 桥面的自振频率为１．４６５ Ｈｚ． （３）吊杆自振频率测试 由于吊杆较短，网０度相对较大，弦振动的倍频关系不太明显，推算的拉力误差较大，仅做分析参考． ３桥梁的技术状况评定 表６桥梁技术状况评定表 Ｔａｂ．６ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｔｕｓ 序号 称 部 权重 翼墙、耳墙锥坡、护坡 桥台及基础 桥墩及基础 地基冲刷 支座 ０ ２．５ ２ ２ ２ ３ 一类 三类 二类 二类 二类 三类 １ １ ２３ ２４ ８ ３ 上部主要承重构件 上部一般承重构件 ２ ３ 二类 三类 ２０ ５ 桥面铺装 桥头与路堤连接部 伸缩缝 人行道２ ２ ２ ０ 二类 二类 二类 ／ １ ３ ３ １ ６０．１ 二类 栏杆、栏护 灯具、标志１ ０ 二类 ／ １ １ 排水设施调治构造物 ０ ２ 一类 二类 １ ３ 其他 ２ 二类 １ ４结论 桥梁综合评定得分为６０．１，桥梁综合评定等级为二类，但综合评分接近三类，需要进行中修，加强养护． ５分析及建议 （１）依据桥面实测线形分析，中跨比理论标高下沉约１０ ｃｍ；依据主缆实测线形分析，上游主缆下垂 ８．１ ＣＩＩ１，下游主缆下垂１１．４ ｃｍ，建议由设计单位验算是否需要调紧索． （２）在悬索桥主缆中出现的破坏钢丝束和钢丝束延性的丧失尤其受到关注，它们表明主缆的强度损失 率远远大于仅由钢丝束横截面面积损失推出的破坏率，也表明了假设钢丝束材料为完全延性，通过累加所有 钢丝束的强度来计算主缆强度的计算方法通常过高地估计了桥梁的安全度．尽管短期强度可以证明这种方 法的正确性，但对于钢丝束的长期耐久性来说是不够的． 悬索桥主缆主要的劣化有电气化学腐蚀导致的截面变小、鼓丝导致的磨损及表面裂纹，如这些劣化继 ・５２・ 河南工程学院学报（自然科学版） ２０１１生 续，将导致钢丝破断． ①腐蚀 ’ 主缆腐蚀是由于接触水和空气后形成腐蚀电极所导致的．悬索桥易腐蚀的部位有主缆的锚固部位附近、 主缆缆体下侧、排水不通畅的部位（主缆的内部、索箍、压力环等）．腐蚀将导致缆索的截面变小，直接导致主 缆的强度降低，放任腐蚀的话，最坏的情况就是桥梁坍塌．应该对桥梁定期进行检测，准确评估其安全性，根 据需要进行维修加固，可在制索阶段进行适当的防腐处理，现场填充主缆间的空隙并对表面采取防腐蚀的涂 装．本悬索桥实施了更为合理的防腐蚀措施，采用了往主缆内送入干燥空气的送气干燥系统． ②鼓丝 鼓丝就是振幅极小的丝股间的相对滑动，但由于反复进行，接触的构件相互摩擦，导致磨损或表面产生 裂纹，进而影响构件的耐久性．本悬索桥主缆单根索股内的钢丝相对位移、邻接的索股间接触部位的相对位 移及缆索和固定部位（缆索插口、散索鞍、索鞍、索箍等）间位移造成鼓丝，这些位移是由于活荷载、风荷载等 引起的振动及应力的变化所导致的． 本桥主缆防护套已老化破损，主缆钢丝绳开始锈蚀，建议立即更换主缆防护套，防止主缆继续锈蚀，确保 其耐久性． （３）主梁端部原设计的板式橡胶支座已破损脱落，重车过桥时主梁纵横飘动，应予更换或增设支座；安 设支座时需进行超垫，避免桥端脱空． （４）对主梁底部螺栓逐一检查拧紧． （５）对鞍座及锚碇处连接件的锈蚀部分应予以防护处理，及时除锈，涂刷防锈漆和防锈保护膏． （６）右岸主塔为浅基础，其外壁距支座基础边缘仅５ ｍ左右，右岸桥台护壁有局部垮塌现象，建议进行 支护处理． （７）左岸主塔桩基有冲刷现象，洪水期致使主塔横向摆动，建议抛填块石护桩，在桩顶上部主塔的上下 游两柱之间增设交叉式钢支撑． （８）桥上两重车同时过桥现象时有发生，根据ＪＴＧ／ＴＪ ２２－－２００８（公路桥梁加固设计规范》［４ 建议悬索桥 主缆不宜更换或加强，主缆或锚碇承载能力不足时可降低荷载等级使用．由于本桥的设计标准为仅通行一辆 重车，为保证桥梁的正常使用，要控制同时只能有一辆重车通行． 参考文献： ［１］ 刘海燕，陈开利．悬索桥主缆的检测与加固技术［Ｊ］．桥梁检测与加固，２００９（２）：３８—３９． ［２］ 印把子沟跨线桥定期检查检测报告［Ｒ］．安徽省交通规划设计研究院工程测试中心，２０１０ ［３］ＪＴＧＨ １１—２Ｏｏ４．公路桥涵养护规范［Ｓ］．２００４． ［４］ＪＴＧ／ＴＪ ２２—２００８．公路桥梁加固设计规范［Ｓ］．２００８． Ｔｈｅ Ｒｅｇｕｌａｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ Ｂｒｉｄｇｅ ＸｌＡＯ Ｈｕｉ ．ＷＵ Ｇａｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００７４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ａｎｈｕｉ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ ２３００８８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｌｏｎｇ ｓｐａｎ ａｎｄ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｅｆｆｅｃｔ，ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｐｏｐｕｌａｒｌｙ．Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｂｌｅ ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃａｓｅ ｍａｙ ｃａｕｓｅ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｒｕｓｔ，ａｎｄ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｌｏｗ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉ１．Ｔａｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎ ｍａ－ ｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｙｉｎｂａｚｉ ｂｒｉｄｇｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｔｅｓｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
