大跨度斜拉桥运营期养护规划研究

李书韬 赵耀

[摘要] 介绍了对某大跨度斜拉桥未来5年的养护规划的研究。提出了以风险评估和构件易损性分析为基础的特大型桥梁养护规划编制的内容、方法及其关键技术问题。并对大桥规划期内的养护工作进行了汇总。

[关键词] 养护规划 风险评估 构件易损性分析

[Abstract] The maintenance planning research of one long span cable-stayed bridge and connection project in 5 years is introduced. It includes the content， method and key technology of the research， which are based on the risk estimate and structural vulnerability analysis. The maintenance work is enumerated.

[Keywords] maintenance planning； risk estimate； structural vulnerability analysis

1概述

进入21世纪，随着公路网基本形成，我国桥梁工程的发展重心已经逐渐从新建转移到养护上来。特别是近几年，几座大型桥梁的垮塌事件，更引起了整个交通行业对桥梁养护的重视。

背景大桥主桥为主跨688m的双塔双索面五跨连续半漂浮斜拉桥。大桥现已投入运营1年有余，并在运营过程中始终处于良好的技术状态。但随着运营时间增长和交通量的与日剧增，加上大桥规模巨大、结构型式复杂、现场条件恶劣，其养护管理工作存在相当大的难度。

本研究的目的是促进大桥在规划期内积极地开展养护科研工作；确保大桥养护资金在规划期内的合理、有效支配；最终保障大桥良好的服务水平和技术状况，并使大桥养护工作逐步达到世界先进水平。

2规划研究内容

背景大桥养护规划的研究内容分为基础研究工作、主体内容和更新管理三个部分。各部分内容组成如下图所示。

图1 背景大桥养护规划研究内容概览

3规划基础研究工作

3.1规划期内大桥风险事件评估

在规划编制过程中，针对背景大桥的实际情况，按照《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》，对地震、风致灾害等12种风险导致的22种风险事件的风险等级进行了评估。

经评估认为，以下5种风险事件属于III级风险，需要引起足够的重视：船撞导致桥墩擦伤或梁底擦刮事件、车辆撞击导致斜拉索损伤事件、火灾导致大桥构件损毁事件、车辆超载导致结构疲劳破坏事件和风致灾害风险。

3.2规划期内大桥主要构件易损性分析

构件易损性分析的结果是制定养护重点的基础。对大桥各主要构件的主要易损点进行了分析，包括支座易损性专项评估、钢箱梁疲劳裂纹专项评估、索塔锚固区外表面裂缝专项评估、桥墩沉降专项评估、桥墩冲刷专项评估等5个子项。

3.3桥梁结构主体现状调研

在规划的编制过程中，对大桥进行了全面的检查。检查结果作为养护规划的基础。经过检查，大桥整体状况较好，但也存在斜拉索PE局部损伤、钢箱梁局部锈蚀、索塔及混凝土箱梁收缩裂缝、桩基钢护筒锈蚀等病害。这些病害的发现对准确把握大桥构件的易损性，合理确定检查和养护的重点提供了指导。

4规划主体内容

4.1规划主体内容简介

通过对背景工程大桥养护需求的分析，本规划的主体内容如下表所示。

以下就规划的目标、规划期内大桥主体工程的养护、规划期内大桥养护投资估算等重要内容做介绍。

4.2规划的目标

规划期内，背景工程大桥养护工作总体目标是“技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理”。

4.3规划期内大桥主体结构的养护

根据规划期内大桥主体结构养护工作准则，规划期内常规性开展的养护工作包含路面巡查、检查工作与养护维修工作。其中，检查工作包括经常检查、定期检查（含技术状况评估）、特殊检查（含专门检查与应急检查）等；维修工作主要是指小修保养（含日常保洁）。

1、路面巡查

路面巡查是对影响桥梁行车安全隐患的检查。主要是对桥面车行道范围内各种遗落抛洒物、障碍物、保护区域范围作业、结构明显异常、电气设备运营状况进行巡视，及时发现不安全因素和设备故障。

2、检查工作

（1）经常检查

规划期内，应持续对大桥主体结构进行经常检查工作，检查频率、工作内容和工作方法等应参照巡检养护管理手册执行。

（2）定期检查

与经常检查不同的是，定期检查工作的检查范围更大、内容更详细。对于经常检查工作难以触及的结构部位，定期检查中将借助于登高车、桥检车等设备进行更为详细的检查。定期检查工作结束后，应对大桥主体结构进行技术状况评定。

（3）特殊检查

由于背景工程大桥结构复杂，常规的检查/检测等尚不足以掌握大桥实际状况。因此，结合背景工程大桥的结构特点、受力特性、易损性和风险点，从宏观受力、耐久性、易损性和危险性等方面展开必要的专项评估工作。

宏观受力包括：结构空间变位专项评估、结构动力特性专项评估和结构整体刚度专项评估。

耐久性包括：大桥涂层耐久性专项评估、混凝土结构耐久性专项评估和钢管桩腐蚀及承载能力专项评估。

易损性包括：支座易损性专项评估、钢箱梁疲劳裂纹专项评估、索塔锚固区外表面裂缝专项评估、混凝土结构典型裂缝专项评估、桥墩沉降专项评估和桥墩冲刷专项评估。

使用性能包括：伸缩缝使用性能专项评估和桥面平整度专项评估。

图2 背景大桥综合评估流程

3、维修工作

（1）日常保洁

规划期内，大桥管养单位应对养护区域内所有结构进行有计划的清扫、保洁，保持区域干净、整洁和有序。保洁频率和要求细则参照养护手册中规定。

（2）小修保养

规划期内，应时刻贯彻“预防性养护”理念，将小修保养等日常养护工作与经常检查结合在一起进行，对经常检查中发现的轻微损坏进行及时修复。

（3）维修加固

对检测到的较为严重的损坏进行维修加固。

5规划的更新管理

本规划是基于背景大桥的现状制定的。然而，大桥情况的变化可能会导致本规划不符合大桥的实际情况，从而导致规划失去可操作性。因此，本规划在使用过程中，必须依据大桥情况的变化及时更新，以保证规划时刻能够适应大桥的实际情况。

6主要结论

对于像背景工程大桥这样的大跨度斜拉桥，养护工作量大，技术含量高，只有提前做好养护规划工作，才能使使整个养护工作有条不紊的进行。本文紧密结合背景工程大桥的具体情况，在风险评估和构件易损性分析的基础上，对大桥未来5年内的养护工作做了合理的规划。同时，為了保证规划的可操作性，本文还对规划的更新管理做了规定。本文的研究成果可供类似桥梁的养护规划的拟定提供借鉴。

参考文献

[1]李书韬等，模糊层次分析方法在大跨度桥梁施工期风险评估中的应用，《结构工程师》，2011， 27：159-162

[2]秦吉利，桥梁养护规划关键技术研究，《北京建筑大学》，2014

[3]《现代桥梁养护与管理》（人民交通出版社，2010）

[4]《基于给定结构寿命的桥梁设计过程》（人民交通出版社，2009）