江苏跨江大桥高品质养护

江苏跨江大桥高品质养护High

Quality

Maintenance

of

Jiangsu

Yangtze

River-Crossing

Bridge内

容

大

纲O

N

T

E

N

T

S2

•

江苏交控跨江大桥养护管理1

•

江苏省跨江大桥概况3

•

总结与展望Ø

长江江苏段干流总长约430公里

，

是江苏省乃至全国的重要经济走廊

，

在空间上将江

苏省划分为江南江北

，

过江通道是江苏省南北沟通、

融合发展的关键纽带。Ø

截至2018年底

，

已建14座过江通道

，

其中公路8座、

铁路1座、

公铁两用1座、

城市

道路2座、

城市轨道2座。一、

江苏省跨江大桥概况南京长江大桥

10号线

3号线南京扬子江隧道

南京长江隧道大胜关铁路大桥泰州大桥江阴大桥润扬大桥南京二桥南京四桥南京三桥崇启大桥苏通大桥苏通大桥泰州大桥江阴大桥崇启大桥润扬大桥一、

江苏省跨江大桥概况p

1

江苏交控所辖跨江大桥概况p

1

江苏交控所辖跨江大桥概况截至2018年底

，

五座跨江大桥日均合计过桥流量达到了29.7万

，

货车比例平

均28%。

其中苏通大桥日均流量已达10万

，

江阴大桥日均流量达9.21万

，

高峰流量

业已达到了16万

，

仅江阴大桥累计通行已超3亿3千万辆。江阴大桥累计过桥流量一、

江苏省跨江大桥概况p

2

跨江大桥养护面临的困难n

养护队伍建设不足

，

养护经验缺乏缺乏专业养护队伍

，

专业人才储备不够；

缺乏面向特大桥养护管理者和操作者的检查、

诊断、

评估、

维修手册n

养护手段不足

，

缺乏针对性评估体系缺乏先进检测设备

，

隐蔽部位、

易损部位、

深层病害等无法定量检测；

缺乏跨江大桥针对性的评估体系。n

养护和行车双重安全协调困难在超大流量情况下

，

养护作业限制条件多、

时间紧

，

安全风险大

，

需要有效协调和处

理养护作业和车辆通行双重安全的矛盾和冲突等。一、

江苏省跨江大桥概况主缆除湿系统

纵向弹性索维护钢中塔防护斜拉索高频颤振…钢箱梁疲劳钢桥面铺装缆索系统维护附属结构维护…一、

江苏省跨江大桥概况p

3

跨江大桥养护理念不同建设时间不同结构类型不同通车条件个性问题共性问题养护期科研奖项数量国家科学技术进步奖二等奖1项江苏省科学技术奖一等奖2项二等奖1项中国公路学会科学技术奖一等奖4项二等奖10项三等奖2项一、

江苏省跨江大桥概况p

3

跨江大桥养护理念“构件可靠

部件耐久

结构安全”n

问题变成课题

n

课题引导实践n

实践产生成果桥梁钢桥面铺装结构类型江阴大桥下层浇筑+上层环氧(超车道)；

双层环氧

（行车道和重车道）润扬大桥双层环氧苏通大桥双层环氧泰州大桥下层浇筑+上层环氧崇启大桥双层环氧二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

1

钢桥面铺装钢桥面铺装是国内大跨径桥梁养护的重点和难点

，

超大流量、

重载交通等

不利因素

，

导致早期钢桥面铺装频繁损坏。n探索性养护开展多种结构类型和形式铺装层实桥试验，

不断摸索确定适应现阶段使用条件的铺装层结构n预防性养护通过桥面温度场、

车道荷载、

桥面板应力等多角度数据

监测，

掌握铺装层特性，

指导养护决策n创新性养护考虑“铺装层—桥面板”协同作用，

探索应用新型铺装

层材料和结构，

双重提高桥面板和铺装层的耐久性二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

1

钢桥面铺装--养护策略结构类型车辆荷载通车年限二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

1

钢桥面铺装--探索性养护解决了浇注式沥青混凝土车辙、

推移、

脱层等重大病害问题

2011-至今双层环氧2004-2010下层浇注+上层环氧通车后不久

，

逐渐出现纵横向裂纹、

塑性变形

等大面积结构性破坏适应江阴大桥超大交通量和结构特性的最

佳选择1999-2003浇注式沥青13个实桥试验实际养护需求二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

1

钢桥面铺装--探索性养护n

“下层浇注+上层环氧”成功推广应用于泰州大桥

，

服役至今七年状况优良n

“双层环氧”为苏通大桥、

杭州湾跨海大桥、

虎门二桥等十几座大跨径桥梁铺装层结构选型提供了借鉴杭州湾跨海大桥虎门二桥二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

1

钢桥面铺装--预防性养护桥面系服役状态

动态感知系统动态荷载数据实测温度数据

钢箱梁-铺装温度

无线温度监控系统轴重轮重车速交通组成动态称重系统桥面系应力/应变、

挠度正交异性板-铺装

应力/应变高精度位移计肋间相对挠度应变计二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

1

钢桥面铺装--创新性养护考虑铺装对正交异性板的补强

，

提高钢结构整体刚度并延长铺装体系的耐久性钢桥面正交异性板疲劳损伤铺装材料耐久性不足方案2：环氧树脂碎石+UHPC铺装70m长标线剪力钉+环氧树脂

环氧树脂碎石方案1：环氧树脂碎石+标线剪力钉+UHPC铺装70m长二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

1

钢桥面铺装--创新性养护2011年

，

在江阴大桥通车12年后

，

在桥梁巡查中发现第一条焊缝疲劳裂纹。

2018年

，

在苏通大桥通车10年后

，

在桥梁巡查中发现第一条焊缝疲劳裂纹。二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

2

钢箱梁疲劳U肋嵌补段焊缝检测：

养护大队

，

2次/年

（

目视）钢箱梁所有焊缝检测：

具有资质的专业单位

，

2次/年

（

目视、

磁粉、

超声波）u先目视或放大镜检测；u对有疑问的部位进行磁粉检测；u对U肋嵌补段焊缝重点进行超声

波检测。u重车道

（

5~12号U肋）u每年检测17个梁段

，

5年一周期超声波检测检测原则过焊孔处的疲劳裂纹

（包括DU和U）

数量占裂纹总数的96%以上。二、

江苏交控跨江大桥养护管理HUUUDUHZp

2

钢箱梁疲劳--江阴大桥1

3

5

7

9

11

13

15

17

19横21隔23板2组52号729

31

33

35

37

39

41

43

45横隔板弧形缺口处裂纹横隔板与纵隔板处裂纹过焊孔处顶板焊缝裂纹过焊孔处U肋裂纹横桥向分布统计纵桥向分布统计南塔嵌补段处裂纹6040200裂纹数量北塔二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

2

钢箱梁疲劳--苏通大桥U肋与

顶板角

焊缝处桁架式

纵隔板

杆件和

节点板

连接处U肋与横隔板过焊孔处纵桥向分布较均匀

，

横桥向集中于重车道和行车道纵桥向数量较少

，

横桥向集中于重车道和行车道跨中和边跨辅助墩的桁架式纵隔板开裂数量多靶向攻关

，

精准科研：

自裂纹发现开始

，

联合科研院所围绕疲劳裂纹开展了多项课题的研究

，

涵盖了裂纹检查、

评定、

修复、

新技术应用等成套技术

，

并对裂纹选用多种不同的维修方法进行维修对比。二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

2

钢箱梁疲劳钻孔时机合理止裂孔径

钻孔孔位钻孔角度修复时机焊缝打磨

焊后热处理二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

2

钢箱梁疲劳补焊止裂孔气动冲击新技术应用二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

2

钢箱梁疲劳建立焊缝裂纹跟踪观测记录档案二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

2

钢箱梁疲劳n

确定钢箱梁疲劳的重点部位n

制定了科学合理的钢箱梁检测方法与流程n

为钢箱梁主动养护、

有针对性的检测等工作提供技术支撑桥梁主缆防护体系江阴大桥锌粉膏腻子+圆形缠丝+表面防腐涂装润扬大桥S型缠丝+表面防腐涂装+主缆除湿系统

（

日本进口）泰州大桥S型缠丝+表面防腐涂装+主缆除湿系统

（

国产）外护层二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统钢丝缠丝江阴大桥建桥初期主缆防护体系薄弱

，

使用不久就出现了针孔、

粉化和脱落等病害，

并有渗水现象。

2006年在主缆原有防护体系的基础上加裹一层HM106密

封剂

，

提高了主缆防护等级

，

有效防止了外部水分的进入。改

造

前二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统改

造

后2013年1月进行国内首次主缆开缆检查：

底部1/3圆周范围内存在轻度锈蚀现象。实时监测数据显示：

主缆内部的湿度长期达到96%以

上

，

在低温情况下有冷凝水从观察窗的泄水孔滴出。1296二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统--开展国内首次主缆开缆检查99

98.5

98

97.5

97

96.5

96

95.59月10月11月12月4月8月6月2月7月3月5月1月nn3二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

3

缆索系统--国内首次既有悬索桥增设主缆除湿系统n

已有防护结构的强度和密封性满足要求n

既有悬索桥主缆除湿系统送气压力达到3400Pa送

气试

验二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统--研发专用工装研发专用施工工装

，

作为人员、

设备、

材料运送平台和施工平台

，

克服无猫道可利用的困难

，

保证桥梁正常通车。二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

3

缆索系统主缆除湿系统于2014年12月安装完成并投入试运行

，

经过一年的时间

，

湿

度降低到45%以下。除湿效果（运行一年后）10090

80

70

60

50

40

30

20

10 0

2013年

2016年2016年2013年主缆内部湿度%12月9823.271月97.343.13月98.539.15月97.531.16月98.825.97月97.926.48月96.821.99月98.725.210月98.231.22月98.633.811月98264月9838二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

3

缆索系统--新型吊索轴套研发n

2009年检测发现轴套磨损导致吊索异响n

2012年研发镶嵌自润滑锡青铜材料n

新型轴套寿命达到了30年

，

是原DU轴套材料的3倍二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统--吊索更换长吊索：

提出

“多吊点”方案

，

通过有限元计算和现场更换

，

确定适用于江阴大桥

不同长吊索更换的方法

，

并成功更换。短吊索：

2009年-2012年对52根短吊索进行更换

，

形成了成熟的

“单吊点”

施工工艺二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统--吊索疲劳试验为了更好地了解吊索使用了近20年后的性能

，

为后期换索提供依据

，

通过对换下

的实索制作了3根试验索

，

进行相关性能试验

，

以了解吊索现状能否满足现行《公路

悬索桥吊索》

的要求,

并对现役吊索的结构状态进行评估。失效破坏的19S下锚头附近及连接筒内钢丝存在锈蚀

，

导致整索疲劳试验至129万次钢丝全部断裂。

试验证明有效的防水可

以显著延长吊索使用寿命。二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

3

缆索系统--吊索疲劳试验断4丝

，

位移突变100mm129万次断1丝357万次19#N下19#S下19#S上无断丝200万次失效正常正常二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

4

斜拉索10-28#索：

气动措施+上端高阻尼内置减震约束圈+下端外置

油阻尼器29-34#索：

气动措施+上端高阻尼内置减震约束圈+下端外置

磁流变阻尼器1-9#索：

气动措施+上下端高阻尼内置减震约束圈苏通大桥全桥共272根斜拉索

，

最长斜拉索长为577米。外罩脱落连接件破坏漏油活塞生锈二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

4

斜拉索外置阻尼器及附件内部约束圈部件缺失内置减振器二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

4

斜拉索成熟阻尼器替代

外置黏滞剪切阻尼器方案

外置黏滞油阻尼器方案

基于3根索开展开发与测试阻尼器性能恢复

阻尼器注油及性能试验

连接件改造、备件替换

阻尼器现场检测及评估索间连接件方案

针对SJU索面29-34索增加

索间连接件

根据情况推广临时辅助钢丝绳

对现有66根钢丝绳进行

优化内置减振器方案上端内置阻尼器处置下端内置阻

尼器处置“4+1”综合减振处置方案江阴大桥竖向支座为球形支座

，

在2005年发现支座四氟滑板磨损，有四氟板碎屑溢出

，

失去了润滑保护效果

，

分别在05年、

09年、

13年

和17年

，

利用同步顶升技术完成四氟滑板更换。二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

5

附属设施--竖向支座2005年2009年2013年2017年支座四氟板磨损

，

同步顶升更换五大改进：n

增加不锈钢滑板厚度n

全长连续焊接方法固定不锈钢滑板n

加宽支承箱宽度n

改用更加耐磨的滑动材料n

加强支承梁两端支承系统改造后的伸缩缝运行情况良好

，

同时又增设梁端阻尼器

，

减小了梁端1/3累计行程，

进一步减小伸缩缝构件磨损。二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

5

附属设施--伸缩缝n

增设支座防尘罩

，

防止灰尘进入支座内部摩擦面

，

降低四氟板的磨损

，

使四

氟板在理想的条件下进行工作

，

经统计四氟板寿命将延长至原来的2.5倍。n

增设伸缩缝检查平台

，

做到检查安全、

抵近和全覆盖二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

5

附属设施--提升精细化江阴大桥通车15年对全桥结构

状态开展检测工作苏通大桥通车10年对全桥结构

状态开展检测工作二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

6

全桥结构状态检测养护管理水平自我提升的需求长大桥梁抽检和巡查的需求高品质养护的需求苏通大桥n

斜拉索系统n

钢箱梁

（★U肋、

纵隔板）n

索塔n

索塔桩基n

伸缩缝n

支座n

阻尼器

（拉索、

塔梁）n

桥面系及附属设施江阴大桥n

主缆系统n

吊索系统n

钢箱梁

（★U肋）n

索塔n

锚碇n

伸缩缝n

支座n

阻尼器n

桥面系及附属设施二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

6

全桥结构状态检测--现场检查二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

6

全桥结构状态检测--江阴大桥专项检查动力特性测试结果显示：

各阶频率差值均在5%以内

，

说

明自竣工试验以来桥梁整体性能未发生明显变化n

荷载试验n

动力特性n

锚跨索股索力n

吊索索力n

索夹螺杆预紧力n

主梁应力n

梁底涂层厚度n

主桥梁底桁车n

除湿系统n

桥塔高清摄像测量n

混凝土强度、

碳化深度n

钢筋保护层厚度内容竣工荷载试验2014年荷载试验吊索索力720±70

kN730±70

kN顺桥向塔顶水平位移-0.050

m-0.059

m主梁顶板应力-23.8

MPa-24.4

MPa主梁挠度最大：

2.75

m最小：

-1.32

m最大：

3.10

m最小：

-1.55

m主缆侧弯对称0.2150.216索塔扭转0.7160.728二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

6

全桥结构状态检测--江阴大桥专项检查主桥荷载试验结果表明：

应变、

主缆、

主梁等关键测点校验系数小于1.0

，

结构承

载能力满足设计要求

，

主桥结构整体受力处于良好状况。车辆

加载主缆挠

度测试二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

6

全桥结构状态检测--苏通大桥专项检查动力特性测试结果显示

，

实测频率均大于理论频率

，

表明运营期

间内结构实际刚度较大

，

也表明结构实际约束条件满足有关设计

要求

，

结构整体性能状况良好频率（

Hz)

阶次

实测值

理论值注1

21

0.085

0.053

0.1022

0.183

0.1803

0.196

0.128

0.2854

0.330

0.3135

0.384

0.3796

0.443

0.4257

0.562

0.5418

0.663

0.5739

0.787

0.74710

0.840

0.762n

动力特性n

荷载试验n

拉索索力n

拉索高阶涡激试验n

拉索内置阻尼器n

主梁应力n

梁底涂层厚度n

混凝土强度、

碳化深度n

钢筋保护层厚度n

主桥梁底桁车n

桥塔高清摄像测量实测

阻尼比3.655

1.057

1.691

1.277

0.9532.242

1.167

0.769

0.868

0.474车辆

加载主梁挠

度测试工况应变校验系数挠度校验系数本次试验成桥试验本次/

成桥本次试验成桥试验本次/

成桥工况1：

南通侧辅助墩墩顶0.690.810.85///工况2：

南通侧300m跨中弯矩0.840.970.871.030.881.17工况3：

南通侧300m跨中挠度0.890.851.051.030.871.18工况4：

中跨跨中弯矩1.030.951.080.950.941.01工况5：

中跨跨中挠度1.020.871.170.980.941.04工况6：

苏通侧300m跨中弯矩0.620.850.730.720.890.81工况7：

中跨跨中偏载0.860.801.081.040.841.24二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

6

全桥结构状态检测--苏通大桥专项检查荷载试验试验结果：

主要测点应力、

变形校验系数小于1.00

，

与成桥荷载试验相比

，

主要工况关键测点的校验系数基本保持一致，

表明截止当前未出现影响结构承载能力和正常使用性能的损伤二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

7

国内首例集中封闭养护作业空间受限养护质量和安全无法保证

工期漫长

，

大规模拥堵单车道局部封闭半幅封闭

，

借用对向

第一车道大流量常规占道养护第二阶段：

5月20日--5月31日

无锡枢纽至广陵枢纽封闭第一阶段：

5月10日--5月19日

广陵枢纽至江阴北封闭n

超大流量

，

占道施工极易引起大规模拥堵；n

周边路网有车辆分流通道；n

养护人员、

设施、

材料充足可靠

，

应急反应能力强二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

7

国内首例集中封闭养护n

坚持

“问题困难想在前、

办法措施定在前、

准备工作做在前”养护理念

，

克服了施工队伍多、

施工任务多、

施工设备多、

养护路线长、

突发降雨等特殊情况；n

对急需养护、

需占道养护的结构物

，

包括铺装层、

主塔混凝土、

伸缩缝、

护栏、

路

灯等开展集中封闭养护

，

降低全寿命周期内的养护成本

，

总计23个施工任务

，

涉及13

个施工队伍。二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

7

国内首例集中封闭养护灌河大桥淮安大桥数据

中

心实时监测

，

深入分析崇启大桥泰州大桥苏通大桥二、

江苏交控跨江大桥养护管理

p

8

数字化大桥建设--建立国内首个区域性健康监测数据中心2010年

3座2013年

4座2014年

5座2015年

7座•

苏通大桥•

江阴大桥•

润扬大桥•

淮安大桥•

灌河大桥•

崇启大桥•

泰州大桥润扬大桥崇启大桥泰州大桥江阴大桥灌河大桥淮安大桥日常检测累计性损伤预测突发性损伤报警结构异常二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

8

数字化大桥建设实测数据国外Kaimal谱验证指导设计1010-1101

20-10.1nz/

U

（

Hz）nSu/(u*)2拟合风谱0.03401二、

江苏交控跨江大桥养护管理p

8

数字化大桥建设建立基于BIM技术桥梁养护管理系统江阴大桥20年润扬大桥14年苏通大桥11年泰州大桥7年崇启大桥8年积极预防

勇于创新

总结提升三、

总结与展望p

1

总结高品质养护三、

总结与展望

p

1

总结--积极预防n

在全面执行国家、

行业各类养护规范的基础上

，

结合大桥的运营管理情况、

环境特