沌口长江公路大桥养护施工管理技术

沈 超，伍华丽，艾 杰

(1.中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，武汉 430040；2.海工结构新材料及维护加固技术湖北省重点实验室，武汉 430040)

沌口长江公路大桥于2017年12月底建成通车，为武汉四环线重要组成部分，是其关键性控制工程。大桥位于白沙洲长江大桥与军山长江大桥之间，上游距军山长江大桥和下游距白沙洲长江大桥均约8 km。沌口长江公路大桥主线路线全长8.599 3 km，全线左、右幅桥梁长度分别为6 707.78 m和6 736.78 m,桥路比约78.2%。跨江主体工程左、右幅桥梁长度分别为3 191.28 m和3 220.28 m,其中跨江主桥长1 510 m，为100 m+275 m+760 m+275 m+100 m钢箱梁斜拉桥。

1 养护管理体系

1.1 养护管理单元的划分

沌口长江公路大桥是国家重点工程，大桥建设总里程为8.599 3 km，分为跨江主体工程和接线工程，根据上部结构类型及桥面连续全桥共划分为12个养护单元。具体养护单元划分见表1。

1.2 养护工作范围

沌口长江公路大桥养护对象包括桥梁各结构构件和附属设施，以及接线路基。包含所有桥梁的结构物，主要有：钢箱梁、主塔、斜拉索、桥面、伸缩缝、支座、承台、阻尼器、桥面附属设施、桥梁健康系统、避雷设施、引桥T梁、引桥墩台、路基等构件[1]。

表1 西四环沌口长江公路大桥

1.3 养护工作内容

根据中华人民共和国交通部颁发的《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)，针对沌口长江公路大桥桥梁结构养护，其工作内容主要包括对桥梁的检查、技术状况评定、维修加固三个方面，具体的管理养护技术流程按图1所示进行[2]。

2 桥梁检查

2.1 经常检查

针对沌口长江公路大桥的实际情况，制定经常性检查计划，具体经常检查项目如表2所示。

2.2 定期检查

2.2.1 常规定期检查

1)桥梁外观检查。具体检查方法参照表2经常检查项目表。

2)线形测量

主塔偏位：主塔偏位观测采用坐标法。监测系统采用置于塔顶GPS测点和布置于塔柱中部倾角仪相结合的方法测量。在南、北两桥塔的塔顶各布置1个GPS接收机(共4台)，对桥塔塔顶的变形进行监测；在南、北主塔的上横梁处分别布置1个倾角传感器(共2个)。

主梁竖向挠度变形：监测系统竖向挠度变形采用挠度传感器监测，在斜拉桥段主梁处布置，在主梁荷载最不利处布置应变传感器，共安装挠度传感器30个，应变传感器225个。

3)索力测量

采用直接测试和间接测试相结合的方式进行索力测试[3]。将专用的光纤光栅应变传感器安装在斜拉索内的钢丝上，采取测力环监测；采用频谱法原理，定期进行斜拉索索力检查与测试，索力测试采用频谱法原理定期进行斜拉索索力检查，检测数据与实时在线监测数据进行对比，获得全面的斜拉索索力的分布变化规律，主桥共安装索力传感器64个。

4)钢结构超声波裂纹探测

采用超声波探测钢结构裂纹，对于匀质的钢结构构件来说探测很精确，可以检测到钢结构出现的细微疲劳裂纹，对于预判钢结构的致命要害是十分重要的。

2.2.2 结构定期检查

以常规定期检查结果为依据制定结构定期检查的内容，并全面分析病害状况与产生原因，重点检查主塔、斜拉索、钢箱梁和混凝土箱梁、钢-混结合部位等[4]。

表2 沌口长江公路大桥经常检查项目表

2.3 运营期健康与安全监测

沌口长江公路大桥运营期健康与安全监测系统是一个综合系统工程，集计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术、结构分析计算等高新技术于一体。

人工定期检查与监测系统相结合，不仅可以及时有效地发现桥梁的初期损伤，还可以更为客观、全面地分析和判断桥梁的健康状态。监测系统由健康监测、健康与安全分析评估、管理应用三大部分组成。

1)健康监测系统

沌口长江公路大桥健康监测系统主要检测项目：风荷载的监测；环境温湿度的监测；结构温度场的监测；主梁挠度监测；应变的监测；索力的监测；支座位移的监测；振动特性的监测；总体变形的监测；视频监测设备选型；活载监测设备选型；地震动及船舶撞击监测设备选型；塔顶倾角监测；路面温度监测。

2)健康与安全分析评估系统

沌口长江公路大桥健康与安全分析评估系统负责处理判断结构安全信息、识别影响结构安全性的各种因素。

3)管理应用系统

沌口长江公路大桥管理应用系统包括以下方面：安全预警、危险报警、交通管制、管养决策。通过管理应用系统分析各种荷载长期作用下桥梁的静动力特性变化规律，从而实现对结构安全的主动控制。

3 桥梁技术状况评定

3.1 桥梁技术状况评定标准

《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG TH21—2011)里规定了桥梁总体及各结构部件的技术状况评定标准，将桥梁技术状况评定等级共分为一类、二类、三类、四类、五类[5]。

3.2 桥梁技术状况评定方法

全桥总体技术状况等级评定方法通常采用综合评定法，将桥梁各结构部件设定一个权重值后再加以评定，也可以通过重要部件最差的缺损状况进行评定，具体评定方法如下：

1)三个方面评定：缺损程度(多少、大小、轻重)、缺损对结构使用功能的影响程度(无、小、大)和缺损发展变化状况(发展缓慢、发展较快、趋向稳定)，利用累加评分法，对各部件缺损状况制定等级评定[6]。

2)对于特别重要的部件，如桥梁基础、墩台、上部承载构件、支座等，可以根据其中最严重的缺损构件进行评分；而对于其他部件，可以根据多数构件缺损状况评分[7]。

3)评分时需要先确定各部件的权重值，可以参考《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)，也可通过专家评估法。

3.3 养护对策

1)各类桥梁采取不同的养护措施：一类桥梁进行正常养护；二类桥梁需进行小修；三类桥梁需进行中修(根据实际状况考虑交通管制)；四类桥梁需进行大修或改造(及时采取交通管制，严重时考虑关闭交通)；五类桥梁需要进行改建或重建(即刻关闭交通)。

2)桥梁大修工作应通过招投标选择专业队伍进行。大修工作开始前应发布公告，通过新闻媒介告知桥梁大修情况，避免对交通秩序带来不良影响。大修工作同时应公开招标选择监理单位对质量、进度和费用进行监任管理。

4 结 语

桥梁养护施工的主要目标是根据现有的规范制定科学有效的管理体系。对桥梁设施的养护，不仅需要保持桥梁及其部件设施的完好状态，还要对桥梁受损部件及时发现并加以修复，保证行车安全，保证行车畅通。对于桥梁的小修保养、大中修，要有计划、有周期地进行，这样不仅能够延长桥梁的设计使用寿命，将桥梁的功能最大限度地发挥出来，还可以及时掌握桥梁各结构部件的技术状态，并汇集和完善桥梁技术和管理资料，为桥梁养护、维修、甚至以后可能发生的加固施工提供依据。

[1] 陈淑贤．公路养护与管理[M]．北京：人民交通出版社，2005．

[2] JTG H11—2004，公路桥涵养护规范[S]．

[3] 王亚辉．桥梁技术状况的检测评定方法及应用[J].城市建设理论研究(电子版)，2014，4(23)：4147-4148．

[4] 徐 钧．城市桥梁技术状况指数评价方法研究[J].中国新技术新产品， 2012(2)：57-57．

[5] 韩 帅，宋永焕，王汝明．两种评定方法在桥梁定期检查中的应用[J].交通标准化，2011，10(20)：110-112．

[6] 黄 卫，刘新旺．公路管理学[M]．北京：人民交通出版社，2004．

[7] 李杨梅．浅谈公路桥梁技术状况评定[J].科学时代， 2015(2)：92-92．