湖北將軍河索道橋的檢測與檢算

1、湖北將軍河索道橋的檢測與檢算湖北將軍河索道橋的檢測與檢算 1、概述湖北省鄖西縣漢水將軍河索道橋建造于1990年，橋式為索道公路橋，由地錨、地錨桿、橋臺(鞍座)、主纜、橫梁、連接件、橋面板七大部分構成，橋梁凈跨342m，車行道凈寬431m，兩側人行道凈寬各075 m。設計荷載為汽15、掛車一80，人群荷載2 kN /In 。地錨為重力埋置式地錨，預留地錨鞍，主纜通過連接件、地錨桿、錨鞍與地錨連接成一整體。主纜共74根，其中，穩(wěn)定主纜24根，防險主纜6根，人行道主纜10根，車行道主纜34根。橫梁共36根，通過枕木、扣件懸掛于主纜下面。橋面由兩岸進出口段與跨中橋面組成，進出口段由l3根進出口桁與人行

2、道、車行道進出口橋面板構成。橋面由36根橫梁分成37段。車行道兩側設置人行道，人行道中心線與橋軸線的距離為3m。木制橋面板直接鋪設于主纜之上，用連接件進行固定。索道橋結構形式見圖1。該橋自建成后已運營了十多年，為了確保橋梁安全運營，于2002年3月對該橋進行了全面檢查。2、檢測及結果21 外觀普查(1)行車道主纜。主纜有銹斑，錨桿局部見銹斑滑輪夾板銹蝕較嚴重，可見成片蝕垢，局部銹蝕深度約1 mm。6號主纜在滑輪處斷絲1根。錨桿、夾板普遍出現(xiàn)嚴重銹蝕現(xiàn)象，下層主纜滑輪夾板減薄約35mm。14號主纜錨桿直徑局部減少約4mm。銷軸端擋板已基本銹壞。(2)穩(wěn)定主纜。連接器表面銹蝕嚴重，見大片深約3 m

3、Kll蝕坑，錨桿根部銹蝕嚴重，直徑減少約23 mm，下層主纜滑輪夾板銹蝕嚴重(分層、減薄約12 mm)，錨窒口主纜表面見浮銹層。(3)保險主纜。錨桿銷軸擋板嚴重銹蝕，錨桿根部銹蝕嚴重。(4)人行道主纜。錨桿點蝕，主纜局部見浮銹，滑輪、鉸鏈夾板銹蝕嚴重。(5)橋面板下主纜及橫梁。鄖西縣側鞍座外主纜磨損嚴重，局部減薄l mm，主纜頂部見大片浮銹。8號主纜斷5絲，7號主纜斷2絲，9號主纜斷1絲。抽查多處橫梁所在位置，發(fā)現(xiàn)主纜局部有浮銹，情況較錨室處好；橫梁情況尚可，僅發(fā)現(xiàn)局部漆膜剝落、浮銹情況。經(jīng)開挖檢查了橋兩岸埋人土層中的錨桿各一處，發(fā)現(xiàn)錨桿情況尚可，僅有局部漆膜剝落現(xiàn)象。從橋下檢查發(fā)現(xiàn)，多處主纜

4、表面黃油干枯脫落出現(xiàn)浮銹。橋面木板多處腐爛。22 橋面線形、矢度測量用自動安平水準儀對全橋上、下游線形進行測量，最大矢度為8037 m，超過了設計值(設計值 8 m)。23 主纜拉力測量231 測量基本原理將主纜視為弦的振動，在主纜上任意截取單元體，其基本平衡方程為：其中，EI為主纜的彎曲剛度；P為拉力；m為主纜單位長度的質(zhì)量；y為主纜的振幅；x為沿主纜方向的坐標；t為時間。在主纜兩端為鉸支的情況下，式(1)的解式為：其中，I為主纜的計算長度；k為主纜的自振頻率的階數(shù)，R一1，2，3，? ， ；fk為主纜的第k 階自振頻率。式(2)是主纜的自振頻率和相應主纜力的一般關系式，一般而言，主纜的彎曲

5、剛度與主纜長度的平方相比很小，可忽略不計，故式(2)可改為：232 基本方法通常情況是利用加速度傳感器測量主纜在環(huán)境震動激勵下的振動信號，經(jīng)過濾波、放大、譜分析，獲得主纜固有頻率，利用式(3)獲得主纜拉力。24 損傷原因分析(1)橋臺兩頭的錨室及其附近缺少必要的排水設施，導致雨水、污水滲透或直接流向錨室，錨室地面堆積一層很厚的垃圾，使得錨室內(nèi)的錨桿、凋節(jié)器、滑輪、滑輪夾板等構件長期處于潮濕的環(huán)境之中。特別在夏天，由于高溫作用更會加快其銹蝕速度，引起錨桿、調(diào)節(jié)器、滑輪、滑輪夾板、主纜嚴重銹蝕，大大削弱受力面積，削減面積達20%30%。(2)主纜防護、養(yǎng)護力度不夠，相當一部分主纜表面黃油干枯脫落，

6、并出現(xiàn)浮銹，嚴重威脅主纜的使用壽命及橋梁安全運營。有部分主纜因銹蝕而發(fā)現(xiàn)斷絲情況，這對橋梁安全運營非常不利。(3)橋面板多處腐爛，位于橫梁上的枕木嚴重腐爛，橫梁已發(fā)生位移。最大矢度超過原設計允許矢度值。當車輛在橋上行駛時，上坡難以爬行，橋面板產(chǎn)生相對滑動，并摩擦主纜。主纜有些部分因摩擦而損傷，并出現(xiàn)斷絲情況。(4)主纜受力情況： 穩(wěn)定主纜、防險主纜的拉力相對較均勻，偏差較??； 人行道主纜拉力偏差較大，最大值與最小值相差159 kN。如1 6號主纜拉力513 kN，19號主纜拉力354 kN，建議進行調(diào)整； 行車道主纜拉力部分偏差較大，最大值與最小值相差181 kN，如22號主纜拉力513 kN

7、，33號主纜拉力332 kN，建議進行調(diào)整。3、有關驗算31 竣工后檢測資料1990年6月23日該橋靜載整體參數(shù)見表1。成橋時滿載荷載試驗的結果為：跨中矢度8736 m，最大橫坡度19 22 ；左岸最大縱坡86%，右岸最大縱坡87%?？⒐r的結論：該橋通行平穩(wěn)，無任何異?，F(xiàn)象，總體滿足設計要求。32 驗算的步驟及內(nèi)容(1)計算空纜的線形；(2)按設計矢度7726 m計算恒載(梁與主纜)作用下的主纜拉力；(3)計算全橋竣工后恒載作用下的主纜拉力；(4)計算在全橋竣工后滿載(跨中5輛車共800kN)下的主纜拉力、撓度；(5)計算全橋滿布車載(汽車一15級2o輛車)下的主纜拉力、撓度；(6)按本次現(xiàn)

8、場實測矢度和線形計算恒載(梁、主纜、橋面板)作用下的主纜拉力。梁與索的結構計算模型見圖2。33 計算結果按上述步驟，用通用結構仿真程序驗算主纜強度、橫梁強度、索道橋跨中撓度和主纜單元內(nèi)力、全橋滿布車載下主纜拉力以及恒載下索力，其結果匯總見表2。34 驗算結果分析(1)由主纜強度驗算(荷載按竣工后，跨中5輛車800 kN計)可知，安全系數(shù)K：439，而由漢水將軍河索道橋的現(xiàn)場實測矢度和線形計算索力可知，實際安全系數(shù)為K=34，主纜中最多斷絲達8絲(其承載力約減少36 )，可能還不會影響索道橋的承載能力。但由于缺乏主纜鞍處的資料。無法進行主纜彎曲處安全系數(shù)的分析和計算，而該部分對于鋼絲繩而言是比較

9、不利部分，從普查資料發(fā)現(xiàn)該部位鋼絲繩有不同的斷絲現(xiàn)象。因此該處將成為橋梁主要的安全隱患。(2)索道橋竣工后曾經(jīng)發(fā)生過錨桿斷裂事故，而現(xiàn)場檢查顯示部分錨桿局部銹蝕嚴重。如直徑為500mm 的14號錨桿局部減少約4mm，截面面積減少2944 ，未損傷時錨桿承載力為6087 kN、極限承載力為1158 kN，而局部銹蝕嚴重的錨桿承載力為4293 kN，局部銹蝕嚴重的破斷力為8106kN，可見，局部銹蝕嚴重的錨桿的抗拉承載力已不能滿足安全營運要求。從實測來看，實測值比14號錨桿容許承載力大，但比破斷力小，因此，可以認為14號錨桿可能在經(jīng)過屈服后又進入強度硬化提高，這也是導致主纜線形、矢度與建成初期產(chǎn)生

10、差異的原因，建議對銹蝕嚴重的錨桿進行更換，以確保橋梁安全。另外，計算拉力比實測索力小，穩(wěn)定主纜、防險主纜拉力相對較均勻(偏差較小)，人行道主纜拉力偏差較大，最大值與最小值相差159 kN，應該進行調(diào)整。行車道主纜拉力部分偏差更大，最大值與最小值相差181 kN，應該進行調(diào)整。(3)主纜矢度已大于設計矢度，實測拉力普遍大于計算拉力，個別拉力實測值比計算值大55 鋼絲繩結構安全系數(shù)也較低。(4)從普查檢算的情況來分析，該橋部分錨桿、調(diào)節(jié)器、滑輪夾板已嚴重銹蝕，個別錨桿的承載力已不能滿足規(guī)范要求，橋梁線形和矢度已超過設計允許值，該橋在未經(jīng)整治和加固前已不能滿足按設計荷載正常運營的要求。4、養(yǎng)護、維修

11、建議41 鋼構件鋼構件包括鋼橫梁、鞍座、錨桿以及鋼橫梁上的吊環(huán)等，其維修養(yǎng)護重點在于除銹和涂漆防銹。首先應更換部分銹蝕較嚴重的錨桿、調(diào)節(jié)器、滑輪、滑輪夾板，調(diào)節(jié)橋梁線形，使主纜矢度滿足原設計要求。42 主纜(1)對主纜及配套設施應定期檢查，重點檢查部位是主纜與錨桿的連接和主纜與鋼桁梁吊環(huán)、鞍座的接觸部位。每年至少應進行1次檢查，遇到異常情況時應加強檢查，每次檢查后應有詳細的記錄。(2)檢查主纜的防銹措施，對主纜上缺少防護油的地方涂防護油，主纜兩端錨桿進行除銹和涂漆。(3)對主纜拉力及橋面線形做定期檢查，根據(jù)檢測結果對主纜拉力過大或太小的應進行拉力調(diào)整。主纜拉力調(diào)整時應同時配合進行橋梁的線形測定，若矢度太大，應進行調(diào)整(拉緊主纜，減小矢度)。43 橋面板(1)應經(jīng)常清掃橋面，保持橋面清潔平整。冬季結冰或下雪后，應及時清除橋面上的冰塊和積雪。(2)加強檢查，發(fā)現(xiàn)橋面損傷應及時修補，修補時應嚴格控制施工荷載的重量。(3)當大面積的更換橋面板時，應注意施工工藝，控制施工荷載。新的橋面板重量不應超過原橋面板重量。44 其它(1)增加橋臺兩頭錨室的排水設施。(2)派專人或成立專班對橋梁進行日常管理。(3)鑒于