南二環(huán)高速公路斜拉索常見病害及檢查維護

南二環(huán)高速公路斜拉索常見病害及檢查維護劉杰【摘要】斜拉索作為斜拉橋的主要受力構(gòu)件，隨著大量斜拉橋的投入使用，斜拉索的病害問題也日益凸顯，如何在日常養(yǎng)護中加強對斜拉索的檢查維護，延長其使用壽命,保證橋梁承載及通行能力，意義重大.根據(jù)南二環(huán)高速公路甘竹溪、李家沙特大橋2017年斜拉索檢查維護情況,就斜拉索的結(jié)構(gòu)組成，介紹了病害及檢查維護方法.【期刊名稱】《廣東公路交通》【年（卷），期】2018（044）004【總頁數(shù)】4頁（P126-129）【關(guān)鍵詞】斜拉索;結(jié)構(gòu)組成;常見病害;檢查維護【作者】劉杰【作者單位】廣東省公路建設(shè)有限公司南環(huán)段分公司，廣州510600【正文語種】中文【中圖分類】U445.710概述國道主干線廣州繞城公路南段的主要控制性工程是甘竹溪（圖1）和李家沙特大橋（圖2），前者采用的是獨塔雙索面結(jié)構(gòu)的斜拉橋，其主跨210m，邊跨165m，邊跨設(shè)置1個輔助墩，主橋跨徑組合為50m+115m+210m，全橋132根斜拉索；后者橋跨組合為100m+220m+110m三跨雙塔四索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，全長440m，外觀上體現(xiàn)為上下兩幅橋且橋身的兩個主橫梁互相分離，在主橋的兩旁，則形成了空間四索面，全橋共224根斜拉索。這兩座橋梁均在2010年投入使用。圖1甘竹溪特大橋圖2李家沙特大橋隨著使用年限的增加，長期遭受氣候以及橋梁超載現(xiàn)象頻繁發(fā)生等因素影響，斜拉索逐步出現(xiàn)了一些病害，如不及時發(fā)現(xiàn)并消除病害影響，病害將不斷擴大，直接影響斜拉索使用期限的同時導(dǎo)致橋梁承載力下降及使用壽命縮短。為了保證斜拉索的正常使用，2017年對兩座斜拉橋的斜拉索PE護套及錨固系統(tǒng)進行了全面的檢查維護，在檢查的同時，對發(fā)現(xiàn)的病害進行維護、加固，保證了斜拉索的錨固性能。1斜拉索的結(jié)構(gòu)組成斜拉索、主梁、索塔以及橋面是構(gòu)成斜拉橋的主要部分，這些部分直接連接在塔上的斜拉索上，最終起到支撐橋面的作用。斜拉索的錨固區(qū)分為塔端錨固區(qū)和梁端錨固區(qū)。斜拉橋的橋面荷載經(jīng)主梁錨固區(qū)傳遞到斜拉索，再由斜拉索傳遞到索塔，形成完整的結(jié)構(gòu)受力體系。1.1斜拉索的結(jié)構(gòu)斜拉索的結(jié)構(gòu)一般由蓋板、錨杯、分絲板、螺母、連接筒、鑄體、鋼絲、索體外包PE等組成，如圖3所示。圖3斜拉索結(jié)構(gòu)1.2斜拉索錨固區(qū)以甘竹溪、李家沙特大橋為例，梁端錨固系統(tǒng)由梁端錨塊、錨墊板、鋼套管、減震器、橡膠防水帽、斜拉索等組成，斜拉索通過錨具、錨圈與錨墊板、錨塊連接（圖4）。塔端錨固區(qū)由梁端錨塊、鋼套管、錨墊板、減震器、橡膠防水帽、斜拉索等組成，斜拉索也是通過錨具、錨圈與錨墊板、錨塊連接（圖5）。圖4斜拉索梁端錨固圖5斜拉索塔端錨固2斜拉索的常見病害2.1斜拉索PE護套常見病害PE護套外表污垢。主要表現(xiàn)為油污、積灰、混凝土、涂料及其他附著物等。擠壓損傷。由于PE護套遭受硬物擠壓導(dǎo)致的損傷，分為輕度擠壓和嚴重擠壓兩種情況，輕度擠壓表現(xiàn)為外層PE損傷，重度擠壓已傷及內(nèi)層PE。刮傷。由于刮擦弓I起的PE損傷，一般分為刮痕、刮傷、嚴重刮傷三種情況，嚴重刮傷一般已傷及內(nèi)層PE，甚至出現(xiàn)露鋼絲，導(dǎo)致索體滲水(圖6)。圖6PE護套嚴重刮傷其他常見病害。除了以上常見病害，PE護套還可能出現(xiàn)老化、燒傷、護套開裂等病害。2.2錨固區(qū)常見病害錨固區(qū)滲水、損壞。主要表現(xiàn)為部分錨具和錨墊板出現(xiàn)破損、松動、不密封現(xiàn)象。嚴重的甚至出現(xiàn)疲勞損傷或受力裂縫，嚴重影響錨固安全(圖7)。圖7錨頭進水圖8錨頭銹蝕鋼構(gòu)件銹蝕。錨具、錨圈、錨墊板、鋼絲墩頭、封蓋板、錨具保護罩、錨索管等鋼構(gòu)件出現(xiàn)銹蝕，鍍鋅層或其他防護涂層剝落，銹蝕嚴重會導(dǎo)致鋼構(gòu)件疲勞或損傷(圖8)。錨杯積水。錨杯積水會加速錨具、鋼絲墩頭的銹蝕，還會損壞封錨材料，進而嚴重影響斜拉索的錨固性能。⑷減震器病害。減震器的病害主要為松動、螺栓缺失、結(jié)構(gòu)脫漆銹蝕、橡膠阻尼墊老化失效，減震器失效后斜拉索會出現(xiàn)異常變形或劇烈振動。⑸其它常見病害，如防銹油脂失效、密封圈、封錨材料損壞，橡膠防水帽老化、滲水（圖9）,異常振動或異響，不銹鋼護套損壞等。圖9防水帽積水、老化3病害檢查方法及維護保養(yǎng)對策3.1斜拉索PE護套檢查方法斜拉索PE護套一般采用檢查機器人攜帶攝像頭進行檢查，此次甘竹溪、李家沙的PE護套檢查，在廣東省內(nèi)是首次采用新型機器人進行檢查（圖11）。圖10老式檢查機器人圖11新型檢查機器人該新型機器人重量為15kg，其中電力供應(yīng)裝置、CCD攝像機及其組合配件的重量占到3.5kg。該機器人的爬升動作主要依靠主動輪摩擦拉索表面實現(xiàn)，而這部分則由橡膠和鋁合金材質(zhì)制造。為了更好地了解拉索表面保護層的具體情況，專門在其結(jié)構(gòu)中添加了4臺攝像機、數(shù)據(jù)存取裝置和主控制器，幫助機器人實現(xiàn)了視覺檢測功能。當機器人處于上升動作時，主控制器會將攝像機實時采集到的圖像數(shù)據(jù)輸送給數(shù)據(jù)儲存器，以此實現(xiàn)對采集圖像的實時存儲。除此之外，該機器人還會將攝像機采集的圖像轉(zhuǎn)化為監(jiān)控視屏，并在轉(zhuǎn)化完成后將視屏內(nèi)容通過無線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到地面的PC機中。攝像機采用微距高清攝像頭，圖像的清晰度大大提高。3.2錨固區(qū)檢查及維護3.2.1錨固區(qū)檢查錨固區(qū)的檢查一般通過目測觀察錨固區(qū)是否有滲水、裂縫；各鋼構(gòu)件是否存在生銹、破損、水漬等；打開錨具保護罩，通過目測觀察錨頭表面油脂是否有干裂、滲油、漏涂、缺失等現(xiàn)象，錨頭零部件是否缺失、損壞、變形、斷裂、銹蝕、積水等。打開防水帽，檢查橡膠防水帽是否存在老化、滲水現(xiàn)象，內(nèi)置減震裝置是否存在變形、松動及功能失效等問題，每個檢查部位及存在的缺陷均編號、拍照存檔。3.2.2錨固區(qū)維護保養(yǎng)對鋼構(gòu)件出現(xiàn)銹蝕的處理方法：利用專業(yè)打磨工具，打磨銹蝕部位，除塵，按設(shè)計要求刷涂防腐油漆或做其它相應(yīng)的表面防腐處理。對防腐油脂失效的處理方法：利用專用清洗劑去除原有油脂，重新涂抹新油脂。為了防止油脂板結(jié)，或夏天氣溫高時出現(xiàn)跑冒滴漏等現(xiàn)象，可以采用中性油紙和PE薄膜進行包裹。錨杯出現(xiàn)積水或索導(dǎo)管出現(xiàn)滲水的，應(yīng)查明滲水來源，若排查出是由于拉索PE護套損傷引起的滲水，應(yīng)立即對該索索體進行全面復(fù)查。防滲水工作應(yīng)遵循〃上堵下泄”的原則，即不僅要做好封堵措施，還要有泄水通道，避免長時間積水浸泡鋼構(gòu)件。如防水罩滲水，應(yīng)對防水罩進行重新密封，并在梁端錨具保護罩上或索導(dǎo)管上設(shè)立泄水口。若橡膠材質(zhì)的防水罩出現(xiàn)老化等問題已不能有效阻水的，應(yīng)盡快予以更換。減震裝置出現(xiàn)松動，螺栓缺失的，應(yīng)立即緊固和補齊，特別是塔上防墜落裝置出現(xiàn)松動時一定要予以加固。4斜拉索養(yǎng)護的建議4.1日常巡視和經(jīng)常檢查此項工作中應(yīng)將錨固區(qū)的穩(wěn)定情況作為主要工作內(nèi)容，包括檢查其設(shè)施密封性、干燥性和相應(yīng)的密封橡膠樹脂有無開裂等。4.2定期檢查定期檢查要求每年一次，對錨固區(qū)的檢查要求全面而深入。檢查人員能夠到達的區(qū)域，應(yīng)進行全面的檢查，如索塔內(nèi)部、斜拉索下方的錨固區(qū)等位置。對于檢查人員難以到達的位置，如錨固區(qū)的鋼護筒內(nèi)部、未安裝檢查通道的主梁底部錨固區(qū)、斜拉索自由段的抽檢比例應(yīng)不少于20%。定時檢查斜拉索的錨頭防銹漆是否完好，有無出現(xiàn)脫落、粉化等現(xiàn)象，進而再確認錨頭防銹油是否發(fā)揮作用，錨頭部分有無腐蝕；另夕卜還需檢查防銹油、墩頭、螺母、預(yù)埋索導(dǎo)管等部分是否出現(xiàn)脫落、老化等。除此之外，還應(yīng)同時關(guān)注預(yù)埋筒和減震裝置是否存在松動、老化、開裂等安全隱患，觀察拉索有無異常變形或劇烈振動。4.3專門檢查建議每三年至少對斜拉索實施一次專門檢查。在進行檢查之前，應(yīng)對該橋梁相關(guān)的資料進行深入了解，內(nèi)容不僅包括設(shè)計資料、竣工資料、施工記錄等，同時還應(yīng)對橋梁歷來的檢查報告、維修資料和保養(yǎng)資料等進行