维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第６期 黑龙江交通科技 Ｎｏ．６，２００６ （总第１４８期） ＨＥＩＬ０ＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡ０Ｔ０ＮＧ ＫＥＪＩ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１４８） 简述悬索桥悬吊系统的检查和养护维修 李宝华 （黑龙江省三江路桥工程有限公司） 摘要：近年来，我国陆续修建了数座大跨度悬索桥。但国内目前尚无对此类桥使用和养护维修方面的规 范。为确保此类结构的长期安全运营，为养护维修人员提供帮助，特对悬索桥悬吊系统的检查和养护维修 方法予以介绍。 关键词：悬索桥；悬吊结构；吊杆；检查；养护；维修 中图分类号：Ｕ４４５．７ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２００６）０６—００６３—０２ １悬吊系统的组成 和防锈保护膏。 悬索桥的悬吊系统由２根主缆和若干根吊索组 主缆的检查通道亦应经常检查和养护维修。 成。主缆则由多股平行钢丝束组成，两端配有专用 ３悬吊系统的定期检查方法 锚具。主缆的防护工程主要包括缠丝、密封、油漆 ３．１索夹在主缆上滑移及检查方法 等。吊索一般由平行钢丝柬或钢丝绳组成。悬吊系 吊索索夹在主缆上产生滑移的原因有二：一是 统还包括主索鞍、散索鞍、锚杆、锚梁以及吊杆锚板、 高强度拉杆的预拉力松弛，使索夹与主缆的夹紧程 索夹、吊索夹具等铸件。 度放松；二是在长期使用后主缆的挤紧程度提高，空 ２悬吊系统的一般性检查和养护维修 隙率减小，使得索夹与主缆的夹紧程度减弱。这两 ２．１ 吊索的检查和养护维修 种原因都会导致索夹在主缆上产生滑移。滑移的危 （１）定期对吊索系统各零部件涂刷防锈漆，对已 害有二：一是改变吊索状态，由竖直索变成斜吊索， 锈蚀者应及时除锈； 使加劲梁的受力状态及吊索的内力改变，对结构产 （２）清查吊索已腐蚀的钢丝数量，判断其腐蚀程 生不利影响；二是索夹在主缆上的滑移会刻伤主缆 度，当腐蚀根数和受腐蚀的程度等级叠加后相当的 缠丝、损坏防锈层，进而使缠丝破坏，导致主缆损伤。 断丝根数超过总丝数的５％时，应更换此索； 检查索夹在主缆上滑移的方法：在主缆和索夹 （３）当吊索的锚头发生裂纹和破损时，应更换此 上分别做出相对明显的标记，每次定期检查时量测 索； 这２个标记之间的相对位移。量测工具可用游标卡 （４）更换吊索宜逐根进行。即使有时需同时更 尺或其它－１＂具。 换，每次也不得超过３根，且这３根吊索不能是彼此 防止索夹在主缆上滑移的方法：定期补足高强度 相邻的； 拉杆的预拉力，使索夹与主缆的夹紧程度保持恒定。 （５）检查索夹的高强度拉杆有无松动，索夹是否 即应使高强度拉杆的预拉力达到并保持设计值。 对高强度拉杆轴力变化的测量方法有两种： 有裂纹或损坏，索夹与主缆之间的填充物是否完好， （１）长效传感器法：加工一种特制千斤顶，对螺 索夹的泄水孔是否畅通。根据对索夹的检查结果， 进行相应的养护维修工作，如紧固或更换高强拉杆 杆进行Ｎ－张拉，当拉至螺母与索夹之间ｅｐＮ出现间 以及垫圈，更换索夹，填满索夹与主缆间缝隙，清除 隙时所对应的拉力就是当时高强度拉杆的预拉力。 污垢和积水等。 为准确判断预拉力的大小，应当同时测量螺帽与索 ２．２主缆系统的检查和养护维修 夹耳板间间距的变化，根据拉力和间距变化曲线来 确定预拉力。 检查缠丝的油漆，若发现漆膜损坏（如开裂、碎 （２）声弹性方法：即利用发射声波和接收声波之 片）或分层剥落，应予清洗后重新油漆。若缠丝断裂 间的时间的变化与轴向拉力之间的线性关系来判断 并散开，则应首先察看主缆有无锈蚀，待清洗除锈完 高强度拉杆预拉力的变化。后一种方法已研制出专 毕后，再重新缠绕，且须在重新缠绕的丝上再涂油 用仪器可供使用。 漆。确保主缆防护层完好，避免水分渗入。 ３．２加劲梁及主缆线形的变化 锚室内需保持一定的温度和湿度，养护人员应 在长期运营中，由于主缆松弛以及载重量的改 每天检查并做好记录。湿度应保持在５０％或以下， 变（如桥面载重量、附属设施增加），会导致主缆和加 温度应在２２℃左右。其通风、恒温、恒湿设备和照 劲梁线形的变化。这种变化积累到一定程度便会影 明设施应始终正常运转和完好。应检查锚室内有无 响使用功能和美观，必须定期予以调整。 雨水渗漏或积水。如有，要及时处理和维修。 线形变化的测量方法是在主缆和加劲梁中跨跨 塔顶主鞍座应经常清扫，防止尘土杂物甚至飞 中断面上、下游主缆底部及相对应的人行道栏杆上 鸟误入筑巢和蓄水致锈。如发现锈蚀则应除锈，并 分别设置固定测点，用全站仪同时测量这４点标高 重新涂刷防锈漆。主鞍座上夹紧主缆的螺杆、螺帽， 的变化，用此代替加劲梁和主缆线形的变化。测量 如有松动应及时拧紧，以防止主缆与主鞍座发生相 最好选择在桥上无活荷载、无风且温度变化不大的 对位移。紧固鞍座的螺栓、螺帽如有松动亦应予拧 时间（如夜间１～３点）进行，且应同合龙温度对比进 紧，如有锈蚀，则应除锈后重新涂刷防锈漆。应经常 行相应修正。 清洗散索鞍座，如发现锈蚀应及时除锈，涂刷防锈漆 悬索桥的主缆线形受季节变换和日照温度变化 －６３－ 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１４８期 黑龙江交通科技 第６期 影响，会发生可恢复的变化，加劲梁的线形亦有相应 生在外层，有些则发生在内部、肉眼无法看到。可以 的改变，一般可不做调整。只有经过仔细检测和反 借助电磁方法对其进行无损检验。检验方法是让传 复核实，发现确有不可恢复的线形变化时，才应考虑 感器沿着吊索或索股行走，利用传感器发出的电磁 作适当调整。调整方法如下： 信号检测有无断丝或钢丝面积有无削弱（这主要是 （１）首先进行内力分析。根据验算情况，利用调 针对锈蚀所产生的锈坑而言）。 整大螺帽来改变加劲梁的标高。这种调整有时会增 ３．５悬吊系统动力特性变化的测试 大加劲梁局部应力，要特别注意。 （２）若必须用顶推主鞍座和散索鞍座的办法调 由于结构动力特性的变化可间接评定结构损伤 整主缆线形，应咨询大桥设计单位或进行有关专项 程度，因此，应定期测量结构动力特性及振型的变 研究后再确定。 化。为了评定的需要，对加劲梁和主缆系统至少应 ３．３吊索及主缆拉力的测定 测量到１５阶以上自振频率。如何应用多阶频率和 振型来评定其损伤程度，虽仍在研究之中，但已在不 悬索桥在运营过程中，由于恒载改变、温度变化 少场合使用，相信可以用在这些方面。 或主缆变细均会导致吊索及主缆索股拉力的改变。 测量方法：以环境振动为振源，将加速度计放置 吊索及主缆索股均具有绳索的特征，可以利用绳索 在测试断面上，拾取加速度信号。用多通道磁带记 振动的原理，用频谱分析的方法测得吊索或散索索 录仪记录信号，用频谱分析仪进行分析，可以分别给 股自振频率。利用频率来换算吊索或主缆索股的拉 出主缆、主梁的前若干阶频率、振型、阻尼等。动力 力。计算公式为 特性测试时应尽可能封闭桥上交通；万一不能封闭 Ｐ＝４ｍＬ 尸 （１） 交通，也应重载车过桥，只允许少量小轿车通 式中： 为吊索（或索股）单位长度的质量；Ｌ为吊 行，否则所记录的信号不便分析。． 索（或索股）的计算长度；ｆ为吊索（或索股）的一阶 桥跨结构的竖向振动可分解为竖向和扭转两种 侧向振动自振频率。 参量，所以布置测点时应在加劲梁的量测断面上、下 测试ｌ琥 Ⅱ速度传感器放置在索的侧向（需用绳 游两扶手处同时安置２台竖向振动加速度计，把二 或其它工具固定），通过信号放大器将振动信号传输到计 者的输出结果相加作为竖向参量，输出结果相减作 算机进行频谱分析，６Ｉ而得到相应的自振频率。 为扭转参量。而对于桥跨结构的横向振动，也可类 如果吊索或索股的边界条件并不明确或索中部 似地分解为横向和扭转参量，在同一断面上布置２ 有索夹将并排２根索连在一起，其索力一方面可以 个水平振动加速度计，１个放在顶板，１个放在梁底。 通过对式（１）进行修正，另一方面则可通过有限元方 考虑结构的对称性，可仅在半桥上布置测试断面，但 法进行索力拟合叠代来求出真实索力。 不得少于１５个断面。测试时应设置１个参考断面， ３．４吊索或主缆索股的断丝检验 参考断面不动，其上的加速度计保持不变，而其它各 在使用过程中，由于疲劳、腐蚀等原因，导致吊 断面传感器则可移动。 索或主缆索股产生严重腐蚀甚至断丝。有些断丝发 收稿日期：２００６—０３—０７ （上接第６２页） 渗漏导致路面结构层的破坏造成的桥头跳车。 地基承载力的不足造成的八字墙、侧墙的移位、开 （４）做好台后防水和排水 裂；因桥头渗水导致的桥头路基沉陷造成锥坡滑塌 台后路基边坡设置硬防护和排水槽以防止因水的 等一系列问题。 滞留和渗漏造成的路基沉陷，进而引发的桥头跳车。 ２主要改进措施 ２．３作好桥梁结构的排水、防水措施 ２．１加强桥面铺装构造 对于桥面，在设置必要的排水纵横坡同时，适当 为避免桥面的破损，本次设计在桥面铺装混凝 加密了横向泄水管（一般间距为２～３ ｍ），保证尽快 土中添加了钢纤维，同时提高了桥面铺装的混凝土 排除桥面水。 标号，并加强了桥面铺装钢筋构造。另外，为减少桥 ２．４加强墩台身构造 面渗水，铺装铺设了高效的防水层。 ２．２采取有效措施减少桥头跳车 在参考原有墩台身构造的基础上，加强了墩台 身的结构尺寸和钢筋构造，提高了其抗弯剪强度。 为最大限度的减少、减缓桥头跳车，结合黑龙江 ２．５其他处理措施 省和国内治理桥头跳车的经验，本次加宽改造主要 采取以下措施。 除采取上述措施来进一步保证结构安全，提高其 （１）做好桥头地基的处理 耐久性外，ａｋｉＮ：计还采取了如下的附加措施来避免 处理好桥头地基，防止地基沉降是控制跳车的 结构的破损，如：加强了八字墙，锥坡围挡墙的构造和 关键。本次设计，结合沿线具体地质情况主要采取 地基处理，以保证其稳定性；加强了桥下铺砌、台后路 了台后选用摩擦角大、强度高、压实快、透水性好的 基坡面铺砌构造，加强了隔水墙、锥坡基础等的构造和 砾料，如砂砾、石渣等填筑路基，同时加强台后回填 埋置深度，防止水冲刷可能造成的对桥梁的损坏等。 料的压实等措施。 ３结束语 （２）路面处理 结合黑龙江省和我国近几年来高速公路桥梁设 所有桥梁、明涵构造物台后一律设置必要长度 计和施工的经验，使我们桥梁设计、建设和管理者们 的桥头搭板以实现车辆由弹性的路基向刚性的桥面 能充分认识到桥梁破损对社会、对经济产生的危害， 的平稳过渡。 同时在不断总结以往的经验和教训的同时，加大设 （３）改进桥面伸缩装置 计、施工和管理的力度，采取有效的技术和工艺措施 本次设计，取消了以往的橡胶板式伸缩缝，采用性 来进一步提高桥梁结构的安全性、耐久性，从而促进 能好的毛勒伸缩缝，同时加强了伸缩缝与桥面混凝土 我国高速公路建设的更大、更快的发展。 铺装的联系，进而防止了因伸缩缝的破坏和路面水的 收稿日期：２００６—０３—２９ ・６４・
