沌口長江公路大橋養護施工管理技術

沈 超，伍華麗，艾 杰

(1.中交武漢港灣工程設計研究院有限公司，武漢 430040；2.海工結構新材料及維護加固技術湖北省重點實驗室，武漢 430040)

沌口長江公路大橋于2017年12月底建成通車，為武漢四環線重要組成部分，是其關鍵性控制工程。大橋位于白沙洲長江大橋與軍山長江大橋之間，上游距軍山長江大橋和下游距白沙洲長江大橋均約8 km。沌口長江公路大橋主線路線全長8.599 3 km，全線左、右幅橋梁長度分別為6 707.78 m和6 736.78 m,橋路比約78.2%。跨江主體工程左、右幅橋梁長度分別為3 191.28 m和3 220.28 m,其中跨江主橋長1 510 m，為100 m+275 m+760 m+275 m+100 m鋼箱梁斜拉橋。

1 養護管理體系

1.1 養護管理單元的劃分

沌口長江公路大橋是國家重點工程，大橋建設總里程為8.599 3 km，分為跨江主體工程和接線工程，根據上部結構類型及橋面連續全橋共劃分為12個養護單元。具體養護單元劃分見表1。

1.2 養護工作范圍

沌口長江公路大橋養護對象包括橋梁各結構構件和附屬設施，以及接線路基。包含所有橋梁的結構物，主要有：鋼箱梁、主塔、斜拉索、橋面、伸縮縫、支座、承臺、阻尼器、橋面附屬設施、橋梁健康系統、避雷設施、引橋T梁、引橋墩臺、路基等構件[1]。

表1 西四環沌口長江公路大橋

1.3 養護工作內容

根據中華人民共和國交通部頒發的《公路橋涵養護規范》(JTG H11—2004)，針對沌口長江公路大橋橋梁結構養護，其工作內容主要包括對橋梁的檢查、技術狀況評定、維修加固三個方面，具體的管理養護技術流程按圖1所示進行[2]。

2 橋梁檢查

2.1 經常檢查

針對沌口長江公路大橋的實際情況，制定經常性檢查計劃，具體經常檢查項目如表2所示。

2.2 定期檢查

2.2.1 常規定期檢查

1)橋梁外觀檢查。具體檢查方法參照表2經常檢查項目表。

2)線形測量

主塔偏位：主塔偏位觀測采用坐標法。監測系統采用置于塔頂GPS測點和布置于塔柱中部傾角儀相結合的方法測量。在南、北兩橋塔的塔頂各布置1個GPS接收機(共4臺)，對橋塔塔頂的變形進行監測；在南、北主塔的上橫梁處分別布置1個傾角傳感器(共2個)。

主梁豎向撓度變形：監測系統豎向撓度變形采用撓度傳感器監測，在斜拉橋段主梁處布置，在主梁荷載最不利處布置應變傳感器，共安裝撓度傳感器30個，應變傳感器225個。

3)索力測量

采用直接測試和間接測試相結合的方式進行索力測試[3]。將專用的光纖光柵應變傳感器安裝在斜拉索內的鋼絲上，采取測力環監測；采用頻譜法原理，定期進行斜拉索索力檢查與測試，索力測試采用頻譜法原理定期進行斜拉索索力檢查，檢測數據與實時在線監測數據進行對比，獲得全面的斜拉索索力的分布變化規律，主橋共安裝索力傳感器64個。

4)鋼結構超聲波裂紋探測

采用超聲波探測鋼結構裂紋，對于勻質的鋼結構構件來說探測很精確，可以檢測到鋼結構出現的細微疲勞裂紋，對于預判鋼結構的致命要害是十分重要的。

2.2.2 結構定期檢查

以常規定期檢查結果為依據制定結構定期檢查的內容，并全面分析病害狀況與產生原因，重點檢查主塔、斜拉索、鋼箱梁和混凝土箱梁、鋼-混結合部位等[4]。

表2 沌口長江公路大橋經常檢查項目表

2.3 運營期健康與安全監測

沌口長江公路大橋運營期健康與安全監測系統是一個綜合系統工程，集計算機技術、通信技術、網絡技術、傳感器技術、結構分析計算等高新技術于一體。

人工定期檢查與監測系統相結合，不僅可以及時有效地發現橋梁的初期損傷，還可以更為客觀、全面地分析和判斷橋梁的健康狀態。監測系統由健康監測、健康與安全分析評估、管理應用三大部分組成。

1)健康監測系統

沌口長江公路大橋健康監測系統主要檢測項目：風荷載的監測；環境溫濕度的監測；結構溫度場的監測；主梁撓度監測；應變的監測；索力的監測；支座位移的監測；振動特性的監測；總體變形的監測；視頻監測設備選型；活載監測設備選型；地震動及船舶撞擊監測設備選型；塔頂傾角監測；路面溫度監測。

2)健康與安全分析評估系統

沌口長江公路大橋健康與安全分析評估系統負責處理判斷結構安全信息、識別影響結構安全性的各種因素。

3)管理應用系統

沌口長江公路大橋管理應用系統包括以下方面：安全預警、危險報警、交通管制、管養決策。通過管理應用系統分析各種荷載長期作用下橋梁的靜動力特性變化規律，從而實現對結構安全的主動控制。

3 橋梁技術狀況評定

3.1 橋梁技術狀況評定標準

《公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG TH21—2011)里規定了橋梁總體及各結構部件的技術狀況評定標準，將橋梁技術狀況評定等級共分為一類、二類、三類、四類、五類[5]。

3.2 橋梁技術狀況評定方法

全橋總體技術狀況等級評定方法通常采用綜合評定法，將橋梁各結構部件設定一個權重值后再加以評定，也可以通過重要部件最差的缺損狀況進行評定，具體評定方法如下：

1)三個方面評定：缺損程度(多少、大小、輕重)、缺損對結構使用功能的影響程度(無、小、大)和缺損發展變化狀況(發展緩慢、發展較快、趨向穩定)，利用累加評分法，對各部件缺損狀況制定等級評定[6]。

2)對于特別重要的部件，如橋梁基礎、墩臺、上部承載構件、支座等，可以根據其中最嚴重的缺損構件進行評分；而對于其他部件，可以根據多數構件缺損狀況評分[7]。

3)評分時需要先確定各部件的權重值，可以參考《公路橋涵養護規范》(JTG H11—2004)，也可通過專家評估法。

3.3 養護對策

1)各類橋梁采取不同的養護措施：一類橋梁進行正常養護；二類橋梁需進行小修；三類橋梁需進行中修(根據實際狀況考慮交通管制)；四類橋梁需進行大修或改造(及時采取交通管制，嚴重時考慮關閉交通)；五類橋梁需要進行改建或重建(即刻關閉交通)。

2)橋梁大修工作應通過招投標選擇專業隊伍進行。大修工作開始前應發布公告，通過新聞媒介告知橋梁大修情況，避免對交通秩序帶來不良影響。大修工作同時應公開招標選擇監理單位對質量、進度和費用進行監任管理。

4 結 語

橋梁養護施工的主要目標是根據現有的規范制定科學有效的管理體系。對橋梁設施的養護，不僅需要保持橋梁及其部件設施的完好狀態，還要對橋梁受損部件及時發現并加以修復，保證行車安全，保證行車暢通。對于橋梁的小修保養、大中修，要有計劃、有周期地進行，這樣不僅能夠延長橋梁的設計使用壽命，將橋梁的功能最大限度地發揮出來，還可以及時掌握橋梁各結構部件的技術狀態，并匯集和完善橋梁技術和管理資料，為橋梁養護、維修、甚至以后可能發生的加固施工提供依據。

[1] 陳淑賢．公路養護與管理[M]．北京：人民交通出版社，2005．

[2] JTG H11—2004，公路橋涵養護規范[S]．

[3] 王亞輝．橋梁技術狀況的檢測評定方法及應用[J].城市建設理論研究(電子版)，2014，4(23)：4147-4148．

[4] 徐 鈞．城市橋梁技術狀況指數評價方法研究[J].中國新技術新產品， 2012(2)：57-57．

[5] 韓 帥，宋永煥，王汝明．兩種評定方法在橋梁定期檢查中的應用[J].交通標準化，2011，10(20)：110-112．

[6] 黃 衛，劉新旺．公路管理學[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[7] 李楊梅．淺談公路橋梁技術狀況評定[J].科學時代， 2015(2)：92-92．