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预防性养护在大跨径斜拉桥养护中的应用

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2019-07-11 10:26:37    点击数:-   【

大跨径斜拉桥是桥梁工程的重要类型之一,用许多拉锁直接将主梁拉在桥塔上的一种大跨径桥梁,相比于梁式桥而言,其跨越能力更大,建设要求也更高,已经成为我国重要桥梁工程建设中最为主要的桥梁类型。必要的养护工作是保障桥梁运行能力,延长桥梁使用寿命的基本要求,因此,在大跨径斜拉桥建成投入运营后,要做好后期养护,特别是预防性养护的工作。

1 案例工程

辽河大桥位于辽宁省营口市与盘锦市的交界处,是辽宁滨海公路上的一座大跨径斜拉桥,距离辽河入海口仅有 3km,辽河大桥桥梁及引线全长6. 04km,桥梁总长3326m,其中主桥长866m,主桥主跨采用的是长 436m 的钢箱梁斜拉桥,钢架梁为流线型扁平钢架梁。索塔高 150. 2m,为钻石型钢筋混凝土索塔。引桥的下部结构采用的是柱式桥墩,为倒花瓶结构,上半部分则是连续箱梁,以 30m、40m预应力混凝土浇筑而成。辽河大桥的建设具有重要的交通价值,不仅极大地缓解了 305 国道上田庄台大桥的交通压力,也有效地缩短了营口到盘锦的距离,对刺激交通出行,拉动经济发展具有重要意义。辽河大桥养护中面临着不少的难点,如通行车辆频繁、自然环境恶劣、结构形式复杂、养护经验欠缺等。

2 预防性养护研究

2. 1 预防性养护的内涵

养护指保养、维护、修复,是道路交通工程在投入运营阶段最为重要的保障性措施。传统的养护多为矫正性养护,一般在道路交通工程已经出现病害,甚至丧失部分功能的基础上进行。随着养护实践的不断深入,道路工程的养护理念也在更新,预防性养护则是当前道路交通工程中的重要养护理念。预防性养护不以病害或者功能的丧失作为养护的必要条件,而是在道路工程处于良好的状态下,或者尚没有出现严重病害的前提下,便开始有计划地开展养护工作,养护的目标也从病害的矫正转变为延缓桥梁病害的出现以及防止微病害的进一步拓展,是克服传统养护工作滞后性的重要养护措施。

2. 2 预防性养护的特点

预防性养护主要有以下几点特征:

(1)计划性预防性养护虽然不以病害的出现为前提,但同样具有明确的养护目标,并会根据养护目标制定具体的养护方案,比如在斜拉桥的养护中,为了防止构件涂层大面积脱落的现象,会在构件涂层出现裂缝的时候便采取有计划的修复方案。

(2)系统性。预防性养护的目标在于延长道路工程的使用寿命,最大限度地发挥其经济价值、社会价值,因此,从道路工程的整体出发,制定系统的预防性养护方案就成为其区别于普通病害养护的主要特点。

(3)主动性。预防性养护是常态化、持续性的养护,并非被动的矫正性养护,具有很强的主动性。

2. 3 预防性养护的价值

相比于传统的矫正性养护而言,预防性养护具有重要的价值,首先,延长使用寿命。道路工程出现质量问题,不仅会影响交通的安全性,更会损害社会经济效益。预防性维护能够借助常态性的维护机制,最大限度地降低质量问题的发生率,延长道路工程的使用寿命,提升其经济效益与社会效益。其次,节约养护成本。养护成本是桥梁运行中最为主要的成本,节约养护成本是提高桥梁社会经济效益的客观需要。传统的养护多为事后养护,一般在病害已经非常明显乃至严重的情况下才采取养护措施,养护难度较大,因此,投入的成本较高。预防性养护注重防患于未然,在病害尚未充分暴露时,便采取措施将其扼杀在萌芽状态,前期投入相对较少,能够节约养护成本。

3 大跨径斜拉桥的预防性养护

3. 1 建立桥梁管理档案

基本资料的搜集与整理是桥梁养护的基础性工作,辽河大桥在养护中建立桥梁管理档案,档案内容主要包括以下几点:

(1)桥梁建设的基本信息资料,包括建设中的各种技术参数、材料型号类型、建设工序工艺等;

(2)桥梁病害记录,主要为桥梁建成投入使用后,所发生病害的时间、类型、范围、影响;

(3)桥梁病害修复记录,主要是养护单位在桥梁病害修复中所采用的技术措施、取得的效果等。

桥梁管理档案需要紧扣桥梁的实际情况不断更新、丰富,而日益充实的各项数据,不仅可以为管理部门掌握在役桥梁的质量提供可靠的基础,加强桥梁病害的预警工作,对预防性养护决策科学性的提升也有着很好的效果。在辽河大桥的预防性养护中,管理部门根据桥梁管理档案,全面履行好桥梁的预防性养护工作。管理部门从专业分工与系统合作的角度出发,确保养护内容落实到位,提升桥梁养护的效果(如表 1 所示)。


3. 2 掌握桥梁结构状态

桥梁结构状态事关桥梁的安全、稳定,是桥梁养护中的重点,因此,全面持续地掌握桥梁的结构状态,了解桥梁结构状态的变化,自然也就成为辽河大桥实施预防性养护的前提工作。对此,辽河大桥管理部门主要从以下几点采取了措施,首先,就组织层面而言,辽河大桥养护单位构建分工明确的组织机制,不同的部门负责不同的养护工作,桥梁结构状态的监测主要由监测部以及健康监测部负责,检测部结合特殊检测与定期检查来动态化地把握桥梁结构状态,而健康检测部则借助监测系统的运行与维护为检测部提供技术支持与信息保障;其次,就技术层面而言,科学的检测机制以及先进的检测手段,是确保桥梁结构状态检测深入开展的关键性因素,辽河大桥管理单位责成养护单位负责检测技术的研发与应用,根据桥梁结构状态检测的实际需要,研发了一系列先进的检测手段,能够为桥梁结构状态的检测工作开展提供可靠的技术基础,降低了检测的难度;最后,就制度层面而言,辽河大桥管理单位出台了完备的桥梁结构状态检测制度,依据该制度将日常数据观察、定期检测以及特殊检测有机地结合起来,确保了养护工作的全面性。

表 1 辽河大桥养护单位工作职责表

3. 3 抓准桥梁养护重点

预防性养护是当前工程项目养护中的常见措施,具有防患于未然的作用。不同的工程项目,其预防性养护的重点有所差别,大跨径斜拉桥主要由斜拉索、索塔、加劲梁等构件组成,因此,在预防性养护中,需要将重要构件的养护作为重点内容。首先,就斜拉索而言,其为斜拉桥受力的关键,在斜拉桥的稳定性与安全性中发挥着至关重要的作用。辽河大桥管理部门制定了定期测量索力的制度,养护单位经常性地监测来观察索力是否发生变化,一旦出现索力测量值与初始值,或者上一次测量值存在变化幅度较大的现象,则要深入分析变化产生的原因,并制定详细的应对方案。对此,最为典型的预防措施便是在施工环节多选择几根索布置测力传感器。养护单位还要定期检查斜拉索的防护层,查看有无出现破损、锈蚀的现象,在出现问题苗头时,便及时地采取预防性措施。其次,就索塔而言,索塔是斜拉桥的重要受力构件,辽河大桥管理部门建立并完善了索塔检查制度,每年定期检查索塔的质量,检查内容涵盖表面风化、剥落、渗水、钢筋锈蚀等,作为预防性措施,传感器能够对索塔的应力情况进行常态性监测,及时将索塔的应力分布以及应力变化反应给管理部门。最后,就加劲梁而言,加劲梁是以受压为主的压弯构件,全面受压是其最为理想的受力状态,加劲梁预防性维护中的重点在于主梁应力的分析、主梁表面的开裂情况以及挠度的变化。

3. 4 做好桥梁定期修复

辽河大桥建成通车后的数年中,总体状态良好,未曾出现大规模的质量问题。这和管理单位制定的定期检查与修复有着很大的关系。受自然环境、通车频次等因素的影响,辽河大桥在运行中不可避免地会出现损耗,特别是在一些小的构件上,出现质量问题更是比较常见。辽河大桥管理部门一方面高度重视常态化的检查工作,严格按照国家《公路桥涵养护规范》的要求,每年开展多次经常性检查,同时,通过公开招标,签订资质合格的单位以及相关专业人员进行定期检查,借助检查工作将桥梁质量中可能存在的问题暴露出来;另一方面辽河大桥非常看重及时维修工作,“冰冻三尺,非一日之寒”,任何大的质量问题都是由小问题累积起来的,辽河大桥管理部门要求养护单位,在日常检查中具有随检随修的机制,将检查中暴露出来的微病害及时地处理掉,以防其蔓延扩大。


预防性养护是当前桥梁工程中较为常见的养护方式,它突破了传统养护工作中养护后置的局限性,将养护前置于病害发生前,可以有效延缓病害的发生时间,阻止微病害的扩大,更能延长桥梁的使用寿命,充分发挥桥梁的社会经济效益。辽河大桥建成通车以来,管理部门高度重视预防性养护,经过多年运营仍基本完好,辽河大桥的养护经验不仅对大桥自身有着重要价值,对其他桥梁工程的养护同样有着非常重要的作用。





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