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          潤揚大橋養護工作十五年-三個階段的蝶變與躍升

          2021-03-17    作者:admin  閱讀:68次

          潤揚長江公路大橋于2000年10月20日開工建設, 2005年4月30日正式通車,由江蘇潤揚大橋發展有限責任公司運營管理。潤揚大橋是當時“中國第一、世界第三”的大跨徑纜索體系橋梁,也是我國“十五”計劃期間建成的一座最大的現代化組合型橋梁,聯通京滬、滬蓉、滬寧、寧杭四條高速公路,連接揚州、鎮江兩座歷史名城,對提高國道主干網整體交通效率、促進江蘇沿江地區經濟發展、加快推進區域城市經濟一體化戰略具有重要意義。

          潤揚長江公路大橋采取了懸索橋和斜拉橋相結合的組合橋梁形式。南汊橋為單孔雙鉸簡支鋼箱梁懸索橋,主跨1490m、邊跨470m(無吊索)。北汊橋為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,跨徑布置是175.4m+406m+175.4m。兩橋面均按雙向六車道布置, 車輛荷載等級為汽車-超20級、掛車-120,設計行車速度100Km/h。

          綜合測評 狀況良好

          潤揚大橋的修建,無論在科研創新、施工裝備,還是工程管理等方面,都為我國大跨徑纜承橋建設積累了寶貴經驗。

          大橋通車15年來,一代又一代的管理者,秉承著建設者的先進理念和工作作風,像守護自己的親人一樣守護著大橋,努力向人民交出一份滿意答卷。截至2020年底,大橋累積通行車輛1.86億輛,斷面單日最大交通量為13.02萬輛。大橋通車15年綜合檢測評估的結果表明,大橋整體結構技術狀況良好、性能安全可靠。

          在這15年中,大橋的管養工作大致以5年為一個周期,分為基礎期、發展期和提升期三個階段。每個階段管養工作的特點和重點有所不同,但總體看來是朝著更精細、更主動、更科學的方向不斷進步?;A期的特點是夯實大橋管養基礎,主要工作包括建立健全養護管理組織機構、完善養護管理規章制度、編制和應用大橋養護手冊、配置和完善養護設備、完善大橋健康監測系統、開展大橋檢測和日常養護等。發展期的特點是提高大橋管養能力,主要工作包括專項檢測和專項維護、開展針對性科研、進一步加大養護設備投入和資金投入等。提升期的特點是全面提升大橋管養水平,主要工作包括提升大橋管養規范化水平、提升大橋管養信息化水平、開展預防性養護、開展前瞻性科研、開展養護品牌創建、加快養護隊伍建設及人才培養等。

          精準謀劃 有備無患

          潤揚大橋的管養工作根據結構特點,涵蓋了索塔、纜索、鋼箱梁、橋面鋪裝、除濕系統、支座及伸縮縫、科研等方面。

          索塔

          索塔作為永久性鋼筋混凝土構件,目前所做的養護工作主要為檢測、檢修通道維修、塔門更換及橫梁上表面出新等。繞塔平臺及爬梯等附屬鋼構件暴露于外界環境之中,易產生銹蝕、老化,但作為檢修工作平臺又十分重要,2019-2020年對兩座橋的繞塔平臺及爬梯等進行了系統性維修出新。塔體及錨室內設置了一些重要機電裝置及散索后的裸露鋼絲等,需除濕系統保持干燥,但這些倉室的密封門由于鉸鏈變形、密封膠圈老化等原因而無法很好地密封,因此對所有的密封門進行了檢修、更換,部分密封門更換為更輕和密封性更好的不銹鋼門。北汊斜拉橋北塔13#墩位于航道之內,曾受到過往船只剮蹭,雖未造成嚴重后果,且建造之初也已充分考慮了防撞性能,但為了進一步降低風險,將船撞損失控制在可承受的范圍之內,北汊橋主塔于2012年在兩個墩承臺增設了自浮式圓形截面復合材料防船撞設施。

          纜承橋梁的纜索系統是大橋管養的重點,除了日常的檢查、檢測、監測以及專項的檢測以外,重點對懸索橋主纜索夾螺桿進行了周期性檢測和緊固、對懸索橋纜索表面密封系統進行了專項維護、改造了跨中索夾觀察窗、開展了吊索更換科研和實踐等。運營期主纜的防腐除了依靠除濕系統以外,主纜表面的密封尤為重要,而索夾部位的環縫和直縫密封膠老化不可避免,密封性能會逐年下降。因此,除了日常檢修外,大橋于2019-2020年對主纜表面密封系統進行了系統性全面維修,恢復其密封性能。2017年,懸索橋一根吊索因橋面車輛火災事故而受火損,相關人員隨即組織了專項檢測和評估,開展了長吊索更換技術的研究,并于2019年組織完成了火損吊索的更換。該更換方案的主要特點是不中斷交通、微擾動和長短索普適。由于建設期在吊索下耳板上預留了兩個耳孔,因此吊索更換時可將其作為輔助索的耳孔,在舊索(一個吊點為兩根吊索)的兩側各增設一根臨時吊索。通過這種巧妙的設計,可以將舊索拉力轉移給該吊點的其他三根索,釋放舊索銷軸內力,從而完成舊索的拆除。拆除和安裝過程僅需占用橋面一個車道和應急??繋?,橋面作業時間不超過15天(無不利施工因素甚至可以縮短至10天以內)。此外,在拆除和安裝過程中,技術人員還實施了相應的監測。結果顯示,鄰近吊索索力變化較小,更換完成后新舊索索力變化小于2%、鄰近吊點的索力變化小于5%。由于僅需在單個吊點實施作業,鄰近吊點無需任何施工操作,因此該工法理論上適用于任何位置的長、短索更換。

          鋼箱梁

          鋼箱梁養護的重點主要放在了表面防腐、疲勞裂紋的處治以及檢測監測方面。鋼箱梁內部的防腐主要依靠除濕系統保持梁內干燥,外部表面主要依靠涂裝防腐,局部的損傷或缺陷及時修復。目前,潤揚大橋鋼箱梁表面涂裝總體良好,未出現大面積涂層脫落和銹蝕,涂裝的底漆和封閉層仍然保存完好。但面層漆已經出現粉化現象,計劃涂裝出新。

          疲勞裂紋主要集中在鋼橋面板、U肋和橫隔板交界的部位,還有U肋嵌補段。兩座橋鋼箱梁疲勞裂紋總和未超百條,總體仍處于萌芽期。大橋管養高度重視鋼箱梁疲勞裂紋的檢測工作,目前研發的智能全自動巡檢機器人已進入實橋組裝和調試階段,可以實現疲勞裂紋的自動檢測、智能識別和跟蹤分析,大大提高檢測效率、檢測精度和分析水平。

          橋面鋪裝

          橋面鋪裝的養護主要經歷了三個階段。

          第一個階段是小修保養階段,屬被動養護,起止時間為2011年-2016年。2011年大橋標準軸載累計當量軸次達到1200萬次,達到原橋面鋪裝的設計軸次,鋼橋面鋪裝的常見病害開始逐步顯現,但仍維持在零星狀態。由于雙層環氧鋪裝養護存在施工難度大、養生周期長、質量難保證的問題,技術人員開發了鋼橋面鋪裝多級指標評價體系和網格化養護決策技術、鋼橋面鋪裝快速日常維養技術和快速養護相關材料。

          第二個階段是大中修階段,屬主動養護,起止時間為2017-2020年。這個階段隨著軸載增加、環境影響、鋪裝自身的缺陷等多種因素疊加,橋面鋪裝病害逐漸連點成片。相關人員組織研發并實施了高韌冷拌樹脂大中修方案和配套技術,進行十米、百米級的大中修。該方案具有施工難度小、養護快速化、病害概率低的優點。截至目前已使用5年,尚未出現明顯病害。此外,大橋還組織研發和實踐了“超精銑刨+復合樹脂薄層罩面”鋼橋面預防性養護技術,也取得了不錯的效果。

          第三個階段是協同鋪裝體系技術研究與工程示范階段,屬全壽命周期預防性主動養護,起始時間可從2018年算起。在此期間開展了樹脂連接型超高性能混凝土(RBPC)的試驗和半幅全橋長鋼橋面鋪裝重置工程,目標是同時解決正交異性鋼橋面板疲勞開裂和鋪裝結構耐久性不足兩大難題。該方案的主要優點是高強度、無鉚釘和全壽命周期成本相對較低。2018年,在懸索橋上游半幅四分之一跨位置,實施了140米的試驗段;2020年,在斜拉橋上游半幅全橋長,實施了整體鋪裝重置工程。目前,試驗段使用已超2年,鋪裝層保持完好,無脫空無裂縫。跟蹤監檢測結果表明,鋼橋面板應變降低30%、肋間撓度減少40%、應力幅下降50%,起到了鋪裝和鋼橋面板的協同作用。斜拉橋上游半幅全橋長RBPC鋪裝重置工程歷時42天,在大橋半幅雙向通行條件下圓滿完成,并且RBPC的澆筑為整體連續澆筑,沒有接縫,現已進入監測階段,后期將進行持續跟蹤監測和評價。

          除濕系統

          潤揚大橋是國內首座應用除濕系統的大跨徑纜承橋梁,建設之初采用的是日本成套設備和技術。隨著使用年限的增長,加之使用環境的影響,設備維護維修成本日漸增長,防雷、遠程監控、數據分析與共享等功能也不夠完善。因此,大橋于2017年組織實施了除濕系統升級改造項目,使用國產件替換了易損構件,增加了防雷功能,濕度控制標準可調,運行狀態可遠程監控,實現了自主維護。

          支座及伸縮縫

          支座及伸縮縫等附屬設施的養護關鍵在于日常,需要經常檢查和維護。在大橋運營期間,2014年實施了懸索橋抗風支座更換及豎向支座維護工程;2020年啟動了斜拉橋豎向支座更換項目。2008年,針對懸索橋伸縮縫位移箱一端位移控制彈簧損壞率過高的問題,相關人員進行了技術改進,增加了限位帶,使得伸縮縫整體變形更加協調,從而將位移控制彈簧損壞率降低了60%,在降低養護成本的同時,也能夠延長伸縮縫使用壽命。目前伸縮縫使用已超過15年,技術狀況保持良好。2020年,為延長伸縮縫使用壽命,降低全壽命周期養護成本,兩座橋對伸縮縫實施了中修,以較低的成本對各易損構件和已變形構件進行了系統性更換和維修。


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