一、主要內容
1、項目概況
南盤江大橋位于G324盤百公路安龍至洪江段的南盤江上，1998年建成通車，全橋總長為477.23m，是連接廣西和貴州兩省的重要通道。大橋主橋為跨徑240m的鋼桁架懸索橋，引橋為無粘接預應力混凝土空心板。
主纜由19束91根Φ5高強鍍鋅平行鋼絲索股組成，直徑為240mm。
吊桿采用帶PE套的61Φ7高強鍍鋅平行鋼絲，間距6m，全橋共39對。
設計標準
?。?）設計荷載：汽車－超20級，掛車－120，人群3.0kN/m2
?。?）橋跨布置：(18.5+24.1+3×20.5)m引橋+240m（懸索橋）+（4×20.5)m引橋
?。?）橋面全寬：1.0m(人行道)+0.5m（防護帶）+9m（機動車道）+0.5m（防護帶）+1.0m(人行道)
2008年相關單位對該橋進行了詳細的檢測，發(fā)現該橋存在以下問題：
加勁梁位置已經發(fā)生變異，主桁架高程縱橋向呈S形，高差較大；橋面橫向存在高差。結構在車輛荷載下振動、搖晃，人感不適。重要部件有較多（10%以內）中等缺損，次要部件有20%嚴重缺損，功能降低，進一步惡化將不利于重要部件，或影響正常交通。
結構整體靜力剛度滿足設計要求；鋼桁架目前的承載能力不滿足設計要求；本橋有車輛激發(fā)橋梁產生較大振動的可能。
目前大橋實行交通管制，只允許小車通行。
二、結構量測
1、主纜線形測量
對比分析，南側主纜在L/4~3L/4區(qū)段較北側主纜線形高，跨中最為顯著，高差約為15.3cm。
單側對稱比較分析，以跨中為中心軸貴州側主纜較廣西側高，最大高差25.6cm。
三、 外觀檢測
1、主桁架外觀檢測
大量主桁上節(jié)點板銹蝕，80%中度銹蝕（銹坑深度0.6~1.2mm）。10%輕度銹蝕（防護涂層劣化，起皮、剝離）。吊桿位置的部分節(jié)點板螺栓缺失。
2、橫梁外觀檢測
橫梁上弦桿、上節(jié)點板銹蝕，銹蝕數量達到90%,現場施焊的焊縫質量較差。
部分上弦桿、腹桿及下弦桿表面，積泥較多。部分連接螺栓松動。下弦桿部分連接螺栓絲扣過短。
3、錨室外觀檢測
貴州岸：錨室上方橋臺底滲水，上方橋面邊板縱向接縫滲水，有鈣化結晶。邊板下緣局部鋼筋銹脹、露筋。滲水處于散索錨固處，下滲雨水滴在鋼絲束上。錨室濕度、溫度和露天環(huán)境基本一致。
廣西岸：錨室井蓋處有漏水，錨室表面有積水，散索錨固巖面有積水。錨室頂板近支撐處邊緣大量滲水。主纜下錨頭聯接器表面銹蝕，且表面有積水。巖錨處巖面有大量淤泥附在表面，未發(fā)現有開裂破損情況。錨室環(huán)境濕度很大，特別是南側錨室。這對結構防腐尤為不利。
4、主塔外觀檢測
（1）、主塔在橋面以上塔身有大量網狀裂縫，橋面以下塔身有多條裂縫且滲水；
?。?）、主塔第一道橫系梁（橋面板處）底部有多條裂縫且滲水、泛堿；
（3）、主塔塔身局部混凝土破損、露筋。
5、橋面系檢測
橋面鋪裝破損嚴重，特別是吊桿處，出現較多坑槽。橋面雨水下滲至鋼梁，造成橫梁銹蝕。伸縮縫被泥土雜物堵塞，止水帶破損，變形縫兩側距離不等，一端被擠死。人行道板拆除后，格槽內積水。主桁上弦桿槽內積泥、積水。
6、外觀檢測結論
?。?）主纜
南側主纜較北側高，同一主纜貴州側較廣西側高的趨勢，線形不對稱。
主纜在散索處已發(fā)生較為嚴重的銹蝕現象。主纜防護體系退化嚴重，主纜40%的防護面漆老化脫落，主纜最低點存在滲水現象。
（2）吊桿
較多吊桿存在傾斜，傾斜度最大斜度達4.7%，吊桿傾斜造成吊桿在下錨頭處局部受力復雜。全部吊桿下錨點聯結部位表面銹蝕。25%的吊桿護套老化損壞。
（3）加勁梁及橫梁
加勁梁線形發(fā)生變異，測量結果與08年檢測結構相吻合。加勁梁在豎平面內呈倒S波形曲線。
（4）主塔及索鞍
主塔未發(fā)生變位。主塔二次外包混凝土45cm。
貴州側主塔鞍座滑板破損，索鞍與鞍座（縱向跨中方向）抵死。鞍座錨栓螺母部分松動及缺失。
四、專項檢測
1、吊桿及主纜索力測試—吊桿
吊桿索力測試采取振動頻率法。對全橋26對吊桿測試（其余吊桿因長度過短無法完成頻率測試）；在用頻率測試索力完成后，又采取了張拉試驗，對全橋6根吊桿進行了張拉，并修正了用頻率法測試得到的吊桿索力。
吊桿及主纜索力測試—邊跨主纜
2、拉索體系檢測—吊桿
拉索體系檢測—主纜
拉索體系檢測—評估
防水性能：水可以從索鞍附近，吊索索夾滑移處，下預埋管內滲水進入索體；
廣西岸錨室進水沙，地錨無防護，銹蝕嚴重
貴州岸下游索股鋼絲銹蝕嚴重，大至2類腐蝕占1/3，3類腐蝕占1/3，4類腐蝕占1/3，鋼絲直徑最小4.5mm，主纜強度損失5%~10%
主纜最低點打開檢查，內部有銹蝕情況，強度損失5%以上
鋼桁架構件探傷—加勁梁銹蝕檢測
鋼桁架構件探傷—加勁梁焊縫探傷
鋼桁架構件探傷—加勁梁構件探傷
3、鋼桁架構件探傷—結論
?。?）縱向加勁梁及橫梁銹蝕較為嚴重，尤其是節(jié)點部位；銹蝕造成了構件和節(jié)點的有效截面積減小，建議在計算分析時對構件的有效面積進行適當折減（構件截面的有效厚度可減小2.5mm~3mm）；
?。?）縱向加勁梁的一級焊縫可以滿足要求；橫梁的現場拼接以及后加固節(jié)點的三級焊縫存在缺焊、漏焊、焊縫開裂、焊縫銹蝕等現象，對未存在上述損傷的三級焊縫進行了磁粉探傷檢測，未發(fā)現存在明顯的內部缺陷；
?。?）鋼桁架加勁主梁的主要損傷及問題為：
1) 節(jié)點銹蝕嚴重，節(jié)點翹曲；
2) 栓桿較短，構件連接多處栓接改為焊接以及由于施工誤差造成螺栓缺少等；
3) 主要受力桿件未發(fā)現明顯的損傷，但橫向聯系和橋面板由于構造的缺陷造成其相互接觸為點接觸，對主梁和橋面板受力、傳力不利。 。
五、 荷載試驗
1、靜載試驗—試驗效率
本次靜載試驗主要工況實際加載效率在0.86～1.02之間。各工況控制截面的試驗荷載效應與設計荷載效應對比如下表所示：
靜載試驗—加載車輛
靜載試驗—撓度測試
靜載試驗—應力測試
靜載試驗—吊桿索力測試
靜載試驗—試驗結論
2、撓度測試
在試驗荷載各加載工況下，主梁測試截面撓度校驗系數η＝0.68～1.00，校驗系數不大于1，說明本橋總體剛度基本滿足要求。
3、應力測試
在試驗荷載各加載工況下，主梁剛桁架主要測點應力校驗系數η＝0.45～0.92，殘余率0%～18%。應力校驗系數均小于1，且殘余率小于20%，表明結構承載能力基本滿足要求，但主纜安全儲備不滿足規(guī)范要求。
4、吊桿索力
在試驗荷載各加載工況下，吊桿索力校驗系數η＝0.74～1.09。L/8跨右側10號吊桿索力校驗系數η＝0.99～1.09校驗系數較大，吊桿在試驗荷載作用下存在索力分布不均的情況。
5、其它觀測
對整個試驗過程嚴格監(jiān)控，跨中L/2跨三級加載過程中發(fā)現貴州岸主塔伸縮縫處橋面大幅上翹，伸縮縫間摩擦發(fā)出異響，在N4號車行駛至距預定加載車位置15m處時停止加載，說明該位置伸縮縫不滿足橋梁正常使用要求。其余未發(fā)現結構有較大變位、振動或聲響等異常響應，測試數據正常。
6、試驗過程中，主塔及橋面板未發(fā)現新增裂縫；兩岸錨室主纜錨固區(qū)域未發(fā)現異常，表明主纜在試驗荷載作用下錨固性能良好；塔頂部分主塔與索鞍、索鞍與主纜之間未發(fā)生相對滑移，說明主索鞍已喪失正常的縱向變位功能。
動載試驗—測試內容
1、動應變測試；
2、動力系數測試；
3、豎向自振頻率；
4、阻尼系數。
動載試驗—動力特性理論計算
動載試驗—試驗結果
南盤江大橋實測一階頻率與理論計算頻率較為吻合，表明大橋總體剛度與理論剛度較為接近，主要結構總體動力特性尚能滿足要求。
跑車及剎車試驗，表明主橋在勻速跑車正常工作狀態(tài)下的動力性能滿足要求。在剎車工況下實測沖擊系數大于理論值，最大實測沖擊系數為0.12，此外剎車工況動應變較勻速跑車工況要大3%～14%，橋梁運營和維護過程中應對沖擊響應給予充分考慮。
六、技術狀況評定
根據該橋的外觀檢測、專項特殊檢測、荷載試驗結果，按《公路橋梁技術狀況評定標準》JTG/T H21-2011和《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》JTG H11-2004對該橋進行技術狀況評定。經評定該橋為5類橋。
按2011評定標準進行評定
控制主橋評定結果的主要構件是主纜和加勁梁。其中主纜變形較為嚴重，南北兩側主梁最大高差為15.3cm，單側主纜最大高差為25.6cm。按照《公路橋梁技術狀況評定標準》表7.1.1-2規(guī)定，當 “主纜變形較大，不可恢復的變化小于或等于設計允許值”時，主纜線形評定標度為“4”；當“主纜變形較為嚴重，不可恢復變化大于設計允許值”時，主纜線形評定標度為“5”.由于無法得到本橋主纜變形的設計允許值，且主纜本身變形較大，因此對主纜線形評定標度定為“5”主纜單項評定等級為“5”。
該橋加勁梁變形較為嚴重，主桁架縱橋向呈S型，最大高差達32cm，主梁變形嚴重，影響結構安全。其最大撓度>計算跨徑的1/800=30cm，根據《公路橋梁技術狀況評定標準》表7.4.2-3規(guī)定，跨中撓度一項評定標度為5。加勁梁單項評定等級為5類。
廣西岸錨碇檢查難度大，通過檢查其外觀病害并了解施工情況，地質狀況較差，錨索長度不足，難以準確評定，但潛在風險較大。
主橋技術狀況評分為48.8，根據《公路橋梁技術狀況評定標準》4.3“5類橋梁單項控制指標”規(guī)定，當“結構出現明顯的永久變形，變形大于規(guī)范限值”時，整座橋評定為5類橋。因此，根據該橋主纜和加勁梁檢測評定結果，該橋技術狀況評定類別為5類。
七、 病害成因分析
1、主纜、加勁梁線形
南北兩側主纜及加勁梁存在較大高差可能與主塔傾斜、主索鞍偏位、施工安裝誤差及上下行車輛荷載差異大等因素有關；主纜及加勁梁在貴州側和廣西側存在較大高差可能與主塔、主索鞍的非對稱變位、吊索索力不均及加勁梁非對稱架設施工等因素有關。
據了解，該橋成橋時，橋面線形就不夠平順，但由于缺乏可靠資料，無法明確主纜及加勁梁線形的成因，也無法準確確定運營期間主纜及加勁梁的線型實際變化規(guī)律及量值。
2、吊桿傾斜
測量發(fā)現，全橋所有吊索均存在不同程度的傾斜，最大傾斜度達5.86%，且吊索的傾斜方向具有明顯的對稱性?？紤]到其傾斜方向具有的對稱性特點與主纜及加勁梁的反對稱變形規(guī)律不相吻合，故判斷，除個別吊索的傾斜與索夾滑移有關外，吊索傾斜可能與索夾安裝時的定位方法有必然聯系。
3、主纜吊桿索力不均
通過對吊索索力分布與加勁梁及主纜線形的對比分析發(fā)現，吊索索力與主纜線形之間具有較強的關聯性，在一定程度上呈伴生關系。由于吊索索力與主纜及加勁梁線形之間具有很強的關聯性，索力的安裝誤差會導致主纜及加勁梁線形發(fā)生變化，同時主纜及加勁梁的變形又會影響到周邊索力的變化，二者之間總是在相互影響。因此，吊索索力不均除與其自身的安裝誤差有關外，還和二者之間的關聯性存在必然聯系。
由于吊索索力不均，為滿足節(jié)點受力平衡的條件，各吊索間的主纜索力必然會與之相適應地作出調整，因此，主跨主纜索力不均也就是理所當然。對于南北兩側邊纜，由于主索鞍的移動，橋梁理論跨徑發(fā)生變化，且主纜線形存在差異，故南北兩側邊纜索力在一定程度上存在差異是必然的。
4、主纜銹蝕
主纜兩端的錨室均未做好必要的防雨防潮除濕處理，雨水可以沿著主纜、預埋管直接進入錨室；
索鞍附近的主纜有一段未進行纏絲防護，雨水可以從該處進入索體內部，沿著鋼絲往下滲透，直到錨室內的索股段；
由于貴州側的錨室處于開放狀態(tài)，可以充分地進行氧氣交換，加上長期受到雨水、紫外線的直接侵襲，造成索股鋼絲嚴重銹蝕，出現大量的銹坑，有效截面損失率達到10%；
貴州岸錨室上方的預制板的正處于散索的上方，該鉸縫長期滲水至散索表面，也是造成散索鋼絲銹蝕的原因之一。
5、加勁梁病害
鋼縱加勁梁、橫梁節(jié)點銹蝕病害：由于上部橋面系構造不合理，造成橋面鋪裝破損嚴重，橋面雨水順吊索處的橫向結構縫下滲至橫梁上節(jié)點，造成較大數量節(jié)點處構件表面銹蝕?？v梁主要是橋面人行道板因卸載拆除后，無防護措施，灰塵及雨水集聚在上弦桿H型鋼的槽內，雨水順拼縫流至節(jié)點，造成大范圍縱梁上節(jié)點的銹蝕。
橫梁現場拼接焊縫主要是施工質量差造成，部分吊索下節(jié)點板施工不規(guī)范，螺栓孔定位不嚴，錯孔螺栓安裝不上。造成螺栓缺失，以致栓接該成焊接。
八、 承載能力評定
1、計算模型
靜力計算結論—主纜索力
主纜所能承受的最大索力為2984×19=56696KN,計算出主纜在恒載及活載共同作用下的最大拉力為28869.6KN。主纜安全系數1.96，不滿足規(guī)范要求主纜安全系數為2.5的容許值。
結合本橋主纜病害檢測結果，確定承載能力檢算系數Z1為0.9，折減后主纜安全系數為1.77，不滿足規(guī)范要求主纜安全系數為2.5的容許值。
靜力計算結論—吊桿索力
吊索所能承受的最大索力為3920KN,經計算吊索在恒活載共同作用下的最大拉力為648.3KN，安全系數6.0。表明具有一定的安全儲備，承載能力滿足要求。
結合本橋吊桿病害檢測結果，確定承載能力檢算系數Z1為0.9，折減后主纜安全系數為5.4，表明吊索仍具有一定的安全儲備，承載能力滿足要求。
靜力計算結論—主梁撓度
主梁桁架由汽車荷載引起的最大豎向變形δ＝0.673m＜L/300＝0.8m，滿足規(guī)范允許值，但已經接近規(guī)范容許值。
結合本橋鋼桁架檢測結果，確定承載能力檢算系數Z1為0.85，折減后本橋豎向允許變形為0.68m，該橋的豎向變形已非常接近容許變形值。
靜力計算結論—桁架應力
加勁梁采用16Mn鋼，鋼材的容許應力為：[σ]=210MPa，縱梁上弦桿最大應力-170.7 MPa，下弦桿最大應力153.5 MPa；橫梁上弦桿最大應力-118.3 MPa，下弦桿最大應力158.1 MPa，滿足規(guī)范要求。
2、根據加勁梁檢測結果，確定承載能力檢算系數Z1為0.85，折減后的鋼材容許應力為178.5MPa，弦桿的最大應力雖未超過折減后的容許應力，雖滿足規(guī)范要求，但應力儲備已較小。
