南二环高速公路斜拉索常见病害及检查维护

南二环高速公路斜拉索常见病害及检查维护刘杰【摘要】斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件，随着大量斜拉桥的投入使用，斜拉索的病害问题也日益凸显，如何在日常养护中加强对斜拉索的检查维护，延长其使用寿命,保证桥梁承载及通行能力，意义重大.根据南二环高速公路甘竹溪、李家沙特大桥2017年斜拉索检查维护情况,就斜拉索的结构组成，介绍了病害及检查维护方法.【期刊名称】《广东公路交通》【年（卷），期】2018（044）004【总页数】4页（P126-129）【关键词】斜拉索;结构组成;常见病害;检查维护【作者】刘杰【作者单位】广东省公路建设有限公司南环段分公司，广州510600【正文语种】中文【中图分类】U445.710概述国道主干线广州绕城公路南段的主要控制性工程是甘竹溪（图1）和李家沙特大桥（图2），前者采用的是独塔双索面结构的斜拉桥，其主跨210m，边跨165m，边跨设置1个辅助墩，主桥跨径组合为50m+115m+210m，全桥132根斜拉索；后者桥跨组合为100m+220m+110m三跨双塔四索面预应力混凝土斜拉桥，全长440m，外观上体现为上下两幅桥且桥身的两个主横梁互相分离，在主桥的两旁，则形成了空间四索面，全桥共224根斜拉索。这两座桥梁均在2010年投入使用。图1甘竹溪特大桥图2李家沙特大桥随着使用年限的增加，长期遭受气候以及桥梁超载现象频繁发生等因素影响，斜拉索逐步出现了一些病害，如不及时发现并消除病害影响，病害将不断扩大，直接影响斜拉索使用期限的同时导致桥梁承载力下降及使用寿命缩短。为了保证斜拉索的正常使用，2017年对两座斜拉桥的斜拉索PE护套及锚固系统进行了全面的检查维护，在检查的同时，对发现的病害进行维护、加固，保证了斜拉索的锚固性能。1斜拉索的结构组成斜拉索、主梁、索塔以及桥面是构成斜拉桥的主要部分，这些部分直接连接在塔上的斜拉索上，最终起到支撑桥面的作用。斜拉索的锚固区分为塔端锚固区和梁端锚固区。斜拉桥的桥面荷载经主梁锚固区传递到斜拉索，再由斜拉索传递到索塔，形成完整的结构受力体系。1.1斜拉索的结构斜拉索的结构一般由盖板、锚杯、分丝板、螺母、连接筒、铸体、钢丝、索体外包PE等组成，如图3所示。图3斜拉索结构1.2斜拉索锚固区以甘竹溪、李家沙特大桥为例，梁端锚固系统由梁端锚块、锚垫板、钢套管、减震器、橡胶防水帽、斜拉索等组成，斜拉索通过锚具、锚圈与锚垫板、锚块连接（图4）。塔端锚固区由梁端锚块、钢套管、锚垫板、减震器、橡胶防水帽、斜拉索等组成，斜拉索也是通过锚具、锚圈与锚垫板、锚块连接（图5）。图4斜拉索梁端锚固图5斜拉索塔端锚固2斜拉索的常见病害2.1斜拉索PE护套常见病害PE护套外表污垢。主要表现为油污、积灰、混凝土、涂料及其他附着物等。挤压损伤。由于PE护套遭受硬物挤压导致的损伤，分为轻度挤压和严重挤压两种情况，轻度挤压表现为外层PE损伤，重度挤压已伤及内层PE。刮伤。由于刮擦弓I起的PE损伤，一般分为刮痕、刮伤、严重刮伤三种情况，严重刮伤一般已伤及内层PE，甚至出现露钢丝，导致索体渗水(图6)。图6PE护套严重刮伤其他常见病害。除了以上常见病害，PE护套还可能出现老化、烧伤、护套开裂等病害。2.2锚固区常见病害锚固区渗水、损坏。主要表现为部分锚具和锚垫板出现破损、松动、不密封现象。严重的甚至出现疲劳损伤或受力裂缝，严重影响锚固安全(图7)。图7锚头进水图8锚头锈蚀钢构件锈蚀。锚具、锚圈、锚垫板、钢丝墩头、封盖板、锚具保护罩、锚索管等钢构件出现锈蚀，镀锌层或其他防护涂层剥落，锈蚀严重会导致钢构件疲劳或损伤(图8)。锚杯积水。锚杯积水会加速锚具、钢丝墩头的锈蚀，还会损坏封锚材料，进而严重影响斜拉索的锚固性能。⑷减震器病害。减震器的病害主要为松动、螺栓缺失、结构脱漆锈蚀、橡胶阻尼垫老化失效，减震器失效后斜拉索会出现异常变形或剧烈振动。⑸其它常见病害，如防锈油脂失效、密封圈、封锚材料损坏，橡胶防水帽老化、渗水（图9）,异常振动或异响，不锈钢护套损坏等。图9防水帽积水、老化3病害检查方法及维护保养对策3.1斜拉索PE护套检查方法斜拉索PE护套一般采用检查机器人携带摄像头进行检查，此次甘竹溪、李家沙的PE护套检查，在广东省内是首次采用新型机器人进行检查（图11）。图10老式检查机器人图11新型检查机器人该新型机器人重量为15kg，其中电力供应装置、CCD摄像机及其组合配件的重量占到3.5kg。该机器人的爬升动作主要依靠主动轮摩擦拉索表面实现，而这部分则由橡胶和铝合金材质制造。为了更好地了解拉索表面保护层的具体情况，专门在其结构中添加了4台摄像机、数据存取装置和主控制器，帮助机器人实现了视觉检测功能。当机器人处于上升动作时，主控制器会将摄像机实时采集到的图像数据输送给数据储存器，以此实现对采集图像的实时存储。除此之外，该机器人还会将摄像机采集的图像转化为监控视屏，并在转化完成后将视屏内容通过无线传输系统发送到地面的PC机中。摄像机采用微距高清摄像头，图像的清晰度大大提高。3.2锚固区检查及维护3.2.1锚固区检查锚固区的检查一般通过目测观察锚固区是否有渗水、裂缝；各钢构件是否存在生锈、破损、水渍等；打开锚具保护罩，通过目测观察锚头表面油脂是否有干裂、渗油、漏涂、缺失等现象，锚头零部件是否缺失、损坏、变形、断裂、锈蚀、积水等。打开防水帽，检查橡胶防水帽是否存在老化、渗水现象，内置减震装置是否存在变形、松动及功能失效等问题，每个检查部位及存在的缺陷均编号、拍照存档。3.2.2锚固区维护保养对钢构件出现锈蚀的处理方法：利用专业打磨工具，打磨锈蚀部位，除尘，按设计要求刷涂防腐油漆或做其它相应的表面防腐处理。对防腐油脂失效的处理方法：利用专用清洗剂去除原有油脂，重新涂抹新油脂。为了防止油脂板结，或夏天气温高时出现跑冒滴漏等现象，可以采用中性油纸和PE薄膜进行包裹。锚杯出现积水或索导管出现渗水的，应查明渗水来源，若排查出是由于拉索PE护套损伤引起的渗水，应立即对该索索体进行全面复查。防渗水工作应遵循〃上堵下泄”的原则，即不仅要做好封堵措施，还要有泄水通道，避免长时间积水浸泡钢构件。如防水罩渗水，应对防水罩进行重新密封，并在梁端锚具保护罩上或索导管上设立泄水口。若橡胶材质的防水罩出现老化等问题已不能有效阻水的，应尽快予以更换。减震装置出现松动，螺栓缺失的，应立即紧固和补齐，特别是塔上防坠落装置出现松动时一定要予以加固。4斜拉索养护的建议4.1日常巡视和经常检查此项工作中应将锚固区的稳定情况作为主要工作内容，包括检查其设施密封性、干燥性和相应的密封橡胶树脂有无开裂等。4.2定期检查定期检查要求每年一次，对锚固区的检查要求全面而深入。检查人员能够到达的区域，应进行全面的检查，如索塔内部、斜拉索下方的锚固区等位置。对于检查人员难以到达的位置，如锚固区的钢护筒内部、未安装检查通道的主梁底部锚固区、斜拉索自由段的抽检比例应不少于20%。定时检查斜拉索的锚头防锈漆是否完好，有无出现脱落、粉化等现象，进而再确认锚头防锈油是否发挥作用，锚头部分有无腐蚀；另夕卜还需检查防锈油、墩头、螺母、预埋索导管等部分是否出现脱落、老化等。除此之外，还应同时关注预埋筒和减震装置是否存在松动、老化、开裂等安全隐患，观察拉索有无异常变形或剧烈振动。4.3专门检查建议每三年至少对斜拉索实施一次专门检查。在进行检查之前，应对该桥梁相关的资料进行深入了解，内容不仅包括设计资料、竣工资料、施工记录等，同时还应对桥梁历来的检查报告、维修资料和保养资料等进行