大跨径柔性悬索桥检测与评定
该桥为大跨径柔性悬索桥，单跨516米，该桥构件种类多，主体承重体系由主缆、斜拉索、背索、风缆索、吊杆、钢主梁组成；钢筋混凝土主塔、万能杆件拼装风缆塔组成空间塔架体系；锚固体系由岩锚、重力式抗滑桩锚构成。主缆采用12φ47.5钢丝绳，矢跨比1/14.33，吊杆采用φ25圆钢，间距6米布置。在吊桥两端各设2×2组斜拉索，斜拉索采用φ21.5钢丝绳。主索锚固：南地锚为岩体锚固，北地锚为重力式抗滑桩基锚固。桥面系采用型钢焊接形成，桥面板为木板。桥塔为钢筋混凝土塔，混凝土标号为30号。全桥范围内设水平曲线风缆和斜风缆以承受水平风荷载（见图1）。
图1、桥梁概貌
一、主要概况
该桥单跨跨径达到了500米以上，为大跨径柔性悬索桥，建于一九九三年，原设计使用寿命为十年，已经超期服役。该桥负担了化工厂的主要生产源料的运输，如果出现安全问题，不仅对工厂造成巨大的经济损失，还将破坏自然环境，社会影响将很大。
该桥北岸紧邻氯气车间，由于化工厂化学气体（Cl2,H2S等）的腐蚀性环境，钢结构的各构件缺乏应有的维护，各钢构件锈蚀较严重。
该桥现实际荷载在原设计荷载（φ219×8管道及活载：1.2t/m3卤水）基础上增加了大小共计10根不同管线，其中，电线缆线7条，液体输送管道3条。累计增加荷载约14.5吨，超载约35％。
本着以下目的，对该桥进行检测及静载试验：
⑴ 对悬索桥进行全面科学的检测，对结构的强度、刚度、稳定性和耐久性评估提供基础资料；
⑵ 通过对该桥进行静载试验，了解结构目前的实际受力状况，判定该桥是否有足够的安全储备，评估其使用性能和承载能力，为科学地评价结构在使用阶段的工作状况提供强度、刚度和变形等方面的数据；
⑶ 结合桥梁检测与静载试验结论，确定该桥的使用安全度。并为业主今后的桥梁养护工作及后续的加固设计工作提供依据。
二、桥梁检测
1、检测内容
参考现行交通部部颁《公路桥涵养护技术规范》（JTG H11－2004）、《公路工程质量检验评定标准——第一册 土建工程》（JTG F80/1-2004）及有关厂区桥涵规范，结合该桥特点，确定以下检测内容及检测方法（详见表1）。
表1、桥梁检测项目表
2、主要检测结论
（1）、混凝土桥塔能满足现阶段使用要求。
桥台外观检查良好，裂缝最大宽度未超限；混凝土局部有露筋，外露钢筋有锈蚀；混凝土强度及混凝土保护层厚度能满足设计要求；混凝土保护层完好区域钢筋未发生锈蚀；但混凝土氯离子含量超标，易引起保护层内钢筋锈蚀，应予以重视。
（2）、桥面实际高程较设计高程最大下挠1.74米，影响桥梁正常运营及整体受力，若继续下挠，将对结构及管道的安全构成较大威胁。
（3）、南、北两岸锚室内积水较多，主缆地锚预埋件及主缆本身被污水淹没，预埋件锈蚀较严重，存在很大安全隐患；
（4）、索鞍处及跨中主缆未发现锈蚀，但跨中主缆有黄褐色积水流出，锚固处主缆防护局部有破损，主缆有锈迹。主缆各部分防护体系老化较严重，耐久性很差；
（5）、吊杆防护较差，吊杆、索夹均有不同程度的锈蚀，部分吊杆存在倾斜、受力严重不均匀及脱空等现象；
（6）、部分钢主梁、横梁、斜撑及风缆锈蚀比较严重，局部横梁及斜撑缺失，桥面板腐朽及缺失严重，北岸两侧风缆塔架锈蚀严重，对其稳定性造成影响，两岸风缆地锚预埋件均严重锈蚀。
三、桥梁静载试验
1、试验准备：
为使该悬索桥静载试验的进行能够高效、有序，试验结果具备较高的可信度，必须做好试验前的准备工作。
（1）、结构理论计算分析
在荷载试验前，采用大型有限元综合程序进行结构计算，并结合理论公式进行校核。（计算模型见图2）
图2、桥梁空间有限元计算模型
（2）、试验仪器和设备的准备
根据试验内容和试验方法，准备完备的仪器和设备，包括静态数据采集仪、索力测试仪、精密水准仪、精密全站仪等常规荷载试验仪器，并做好仪器设备的校验、标定工作。
（3）、其他准备工作
试验安全设施、供电设施、通讯联络设施等工作应根据荷载试验的需要进行准备。
2、试验内容：
静载试验将在加载前后进行以下项目测试，测点布置见图3：
（1）、主梁挠度变化——精密全站仪测量；
（2）、横梁的横向应力变化——静态应变采集仪测量；
（3）、吊杆和主缆的索力变化——索力测试仪测量。
图3、测点布置示意
3、试验方案：
该悬索桥功能特殊——运输化工原料；荷载特殊——盐卤（ρ＝1.20t/m3）、NaOH（ρ＝1.36t/m3），故静载试验无法采用车辆荷载、堆载等常规加载方式模拟设计荷载。也无法采用一般静载试验：空载（归零）→满载（实测应变、挠度）→空载（实测应变、挠度恢复情况确定残余量）的加载顺序进行。针对这种特殊情况，试验小组采用：满载→空载→满载的加载顺序，进行测试：
（1）、工况一：管道内满载化工原料，正常运输。以长江北岸桥塔基点为水准0点，测量控制测点的挠度；测量各吊杆及主缆的实际索力；并设此时横梁应变为0。
（2）、工况二：中断盐卤运输并清空管道，测试此工况以上项目的挠度、索力及应变。
（3）、工况三：继续输送盐卤，待管道充满后，再次测试以上相同项目。
工况一与工况二的测值比较即为试验所测挠度、索力及应力变化；工况一与工况三的测值比较即为挠度、索力及应力的残余量。
这样的非常规试验方式为管道内盐卤液体一次加载，荷载效率100％，满足有关试验方法规定，能较好的反映桥梁的实际工作状态。
4、试验结果
桥梁在使用荷载作用下，主缆实测索力增量略超过理论索力增量，效验系数在1.05～1.09之间，挠度小于理论挠度，处于弹性工作范围。
吊杆受力不均匀，部分处于零受力状态，部分受力偏大，实测拉力增量远远超过理论增量。
主梁横梁受力较均匀，效验系数在0.5～0.7之间，能满足使用要求。
根据静载试验所得的数据结果分析认为，本桥主缆、钢主梁横梁的强度、刚度能满足现阶段使用荷载的要求；但吊杆受力不均，部分实测值超限，为该桥所存在的最大安全隐患。
四、桥梁现状评定
目前国内尚无大跨柔性悬索桥专用的检验评定标准。针对该桥，此次评定采用了交通部部颁《公路桥涵养护技术规范》推荐的“桥梁各部件权重综合评定”，即先评价单一构件，确定权重，综合评定该桥现状。
通过对全桥各部件的检测，较为详实的掌握各部件的结构现状和缺损状况。再按缺损程度大小进行评定。由所有桥梁部件的评定结果，再对全桥进行技术状况评定。其中，确定各构件权重Wi是该桥综合评价的难点。针对大跨径柔性悬索桥的结构特点，综合考虑缺损影响功能（通过能力和承载力）的大小和发展的结果对耐久性即寿命的影响，按部件的重要性修订权重Wi（见表2），建立“大跨径柔性悬索桥综合评定方法”。并用此方法对该桥进行了综合评价。
表2、大跨径柔性悬索桥各部件权重及综合评定方法
最后该桥综合评分为：
该桥综合评价为四类桥。
五、结语
本文对位于长江上的某大跨柔性悬索桥进行了详尽的检测，并结合荷载试验结果对桥梁进行了综合评定，得到以下结论：
（1）尽管现阶段桥梁受力尚处于正常状态，能够达到正常使用的要求，但主缆局部腐蚀、桥面下挠、钢构件锈蚀严重、桥梁超载等缺陷都将严重影响到结构的安全性及耐久性。
（2）荷载试验结果表明本桥主缆、钢主梁横梁的强度、刚度能满足现阶段使用荷载的要求；但吊杆受力不均，部分实测值超限，为该桥的最大安全隐患。
（3）结合检测结果综合评定该桥为四类桥梁。
因此，建议主管部门针对原桥各构件病害尽快采取有效措施进行加固处理，如吊杆的调整及更换、钢构件的防腐等，以保证结构的安全性及耐久性。
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