橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中錨索計(jì)更換及實(shí)施過(guò)程
2015-06-24
1 橋梁健康監(jiān)測(cè)的意義及目的
1.1項(xiàng)目概況
成都市二環(huán)路跨清水河交叉口立交工程，是成都市二環(huán)路上重要工程之一，在成都市道路交通網(wǎng)中占有重要的地位。該立交橋主橋橋型采用雙幅獨(dú)塔兩跨自錨式懸索橋。主跨布置為26m+70m+70m+26m，其中一跨跨越清水河，另一跨跨越大石西路路口，主橋全長(zhǎng)192m。全橋共設(shè)四根主纜，采用預(yù)制平行索股逐根架設(shè)的施工方法(PPWS)。吊索采用鉛垂布置，在標(biāo)準(zhǔn)段間距4m，索塔兩側(cè)為7m，每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)一根吊索。全橋總計(jì)安裝56臺(tái)穿心式錨索計(jì)，錨索計(jì)在大纜和有代表性的吊桿上布置。每根大纜由14 股127 絲φ5.3mm 的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成，選擇其中的3 股鋼絲進(jìn)行索力監(jiān)測(cè)，6 根大纜共計(jì)24 個(gè)測(cè)點(diǎn)。吊索的監(jiān)測(cè)方案是選擇具有代表性的吊索進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括：最長(zhǎng)吊索、最短的兩根吊索以及跨中附近的吊索，共計(jì)32個(gè)測(cè)點(diǎn)。
1.2健康監(jiān)測(cè)的目的及意義
1.2.1健康監(jiān)測(cè)的意義
多年來(lái)，橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況一直是公眾特別關(guān)心的問(wèn)題。現(xiàn)代化大型橋梁是交通主干道的重要節(jié)點(diǎn)，對(duì)交通運(yùn)輸區(qū)域發(fā)展具有重大影響，是國(guó)家、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的象征。然而，目前，國(guó)內(nèi)外許多橋梁都存在不同程度的隱患。我國(guó)許多重要的大型橋梁都沒(méi)有建立保證安全性和耐久性的維護(hù)系統(tǒng)。由于缺乏大橋結(jié)構(gòu)整體性的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的任何異常不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以做出相應(yīng)的防患措施。一些城市已發(fā)生大橋嚴(yán)重的質(zhì)量事故，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。分析產(chǎn)生上述事故的原因很復(fù)雜，除設(shè)計(jì)與施工方面的原因以外，這些橋梁長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，致使許多構(gòu)件的疲勞損傷加劇，是導(dǎo)致倒塌的重要原因。如果能對(duì)橋梁的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而對(duì)橋梁的健康狀況給出評(píng)估，在災(zāi)難來(lái)臨之前給出預(yù)警，將會(huì)大大減少慘劇的發(fā)生。
另一方面，在對(duì)局部質(zhì)量嚴(yán)重退化的結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修更新時(shí)，由于目前的檢測(cè)技術(shù)不能對(duì)結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的損傷狀況作出準(zhǔn)確客觀的評(píng)估，因此，常常不得不過(guò)于保守地對(duì)“可能”問(wèn)題的部件全部更新，造成很大的材料浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失?？梢?jiàn)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)技術(shù)的建立與完善，不僅影響到重要結(jié)構(gòu)的健康安全和道路交通的正常運(yùn)營(yíng)，還與大型結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用密切相關(guān)。
1.2.2健康監(jiān)測(cè)的目的
運(yùn)營(yíng)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須能夠?qū)ι鲜鲆蛩剡M(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施的目的是：
（1）隨時(shí)掌握橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)及損傷情況；
（2）盡早發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)面臨的危險(xiǎn)狀況；
?。?）為橋梁結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)維修提供依據(jù)。
2 錨索計(jì)的更換原理及實(shí)施過(guò)程
2.1實(shí)施原理和施工程序：
2.1.1施工流程
施工準(zhǔn)備→操作平臺(tái)搭設(shè)→拆除吊桿、主纜索股的保護(hù)罩→拆除傳感器→傳感器修理→安裝傳感器→安裝保護(hù)罩。
2.1.2施工準(zhǔn)備
?。?）施工機(jī)具準(zhǔn)備：根據(jù)吊桿、主纜索股錨具的規(guī)格型號(hào)，各加工兩套HALF螺母（兩半式錨具螺母,見(jiàn)圖1）、兩套張拉用連接套，并根據(jù)吊桿、主纜索股張拉力各加工兩套張拉桿、張拉撐腳，各配備2套千斤頂、油泵，進(jìn)場(chǎng)前將千斤頂與油表配套進(jìn)行標(biāo)定。
?。?）清水河橋位處交通要道，雖初步確定晚上23點(diǎn)后開(kāi)始施工，但此時(shí)車流量仍較大，須提前與相關(guān)部門(mén)協(xié)調(diào)、溝通，確定封行方案。
2.1.3操作平臺(tái)搭設(shè)
共有12根吊桿須使用掛籃操作（需跨越清水河），故預(yù)先需加工兩套掛籃，為了掛籃的安裝及移動(dòng)還需加工龍門(mén)架一個(gè)，其余20根吊桿及主纜索股傳感器均可在梁底搭設(shè)移動(dòng)腳手架進(jìn)行拆除、安裝。
圖1 HALF螺母圖
2.1.4拆除吊桿、主纜索股的保護(hù)罩
?。?）吊桿保護(hù)罩拆除：吊桿有內(nèi)外兩個(gè)保護(hù)罩（見(jiàn)圖2及圖3），外保護(hù)罩與梁底的連接有的為螺釘連接，有的為焊接，螺釘連接的因螺釘銹蝕或其它原因已不能正常旋出，需用手電鉆將其鉆除，焊接的可用氧割將連接處割開(kāi)、拆除；內(nèi)保護(hù)罩的連接為焊接，因該處空間狹小，只能用小角磨機(jī)將焊縫緩慢磨除。
圖2 吊桿外保護(hù)罩圖3 吊桿內(nèi)保護(hù)罩
?。?）主纜索股的保護(hù)罩拆除：主纜錨具后部用鋼板封閉，需先將鋼板割開(kāi)、拆除，再將保護(hù)罩拆下。
?。?）待保護(hù)罩拆下后，需將錨具上的防腐油脂清理干凈，為后續(xù)工作做好準(zhǔn)備。
2.1.5拆除傳感器
將連接套與吊桿（主纜索股）錨具連接，并將張拉桿、張拉撐腳、千斤頂?shù)葟埨M件按要求安裝好，高壓電動(dòng)油泵與千斤頂用油管連接，待檢查各部件安裝位置無(wú)誤后，起動(dòng)油泵緩慢向千斤頂送油，待吊桿（主纜索股）錨具螺母開(kāi)始松動(dòng)時(shí)，油泵停止送油，記錄此時(shí)油壓，然后將錨具螺母旋出，直至傳感器與墊板之間的空間滿足HALF螺母安裝空間后，將HALF螺母安裝在傳感器與墊板之間的錨具上，并將其調(diào)整好，使之緊貼錨墊板，確保HALF螺母安裝好、吊桿張拉力與原索力一致后，油泵緩慢卸壓，此時(shí)吊桿由HALF螺母臨時(shí)錨固，待千斤頂回程后，拆除張拉組件，將傳感器拆下后將吊桿（主纜索股）錨具原螺母重新旋在錨具上，并安裝好張拉組件，起動(dòng)油泵緩慢向千斤頂送油，待HALF螺母開(kāi)始松動(dòng)時(shí)，油泵停止送油，將HALF螺母拆下，將吊桿（主纜索股）錨具原螺母旋緊，使之緊貼錨墊板，確保吊桿（主纜索股）錨具緊貼錨墊板、且吊桿張拉力與原索力一致后，油泵緩慢卸壓，千斤頂回程，拆除張拉組件，完成一個(gè)傳感器拆除，重復(fù)以上操作將所有傳感器拆除。
注意：為了拆除傳感器，需對(duì)吊桿（主纜索股）進(jìn)行張拉，使吊桿（主纜索股）錨具螺母松動(dòng)進(jìn)而拆除傳感器，在進(jìn)行張拉時(shí)油泵要緩慢送油，當(dāng)初動(dòng)力與設(shè)計(jì)張拉力比較出現(xiàn)異常時(shí)，需查明原因方可進(jìn)行下一步操作。圖4為主纜錨頭處安裝張拉千斤頂。
圖4 主纜錨頭處安裝張拉千斤頂
2.1.6安裝傳感器
需重新將其安裝至原來(lái)位置，在需安裝傳感器的吊桿（主纜索股）錨具上安裝好張拉組件，起動(dòng)油泵緩慢向千斤頂送油，待吊桿（主纜索股）錨具螺母開(kāi)始松動(dòng)時(shí)，油泵停止送油，然后將錨具螺母旋出，直至錨具螺母與墊板之間的空間滿足HALF螺母安裝空間后，將HALF螺母安裝在錨具螺母與墊板之間的錨具上，并將其調(diào)整好，使之緊貼錨墊板，確保HALF螺母安裝好、吊桿張拉力與原索力一致后，油泵緩慢卸壓，此時(shí)吊桿由HALF螺母臨時(shí)錨固，待千斤頂回程后，拆除張拉組件，將傳感器、錨具螺母依次套在錨具上，并安裝好張拉組件，起動(dòng)油泵緩慢向千斤頂送油，待HALF螺母開(kāi)始松動(dòng)時(shí)，油泵停止送油，將HALF螺母拆下，傳感器、錨具螺母安裝在錨具上，確保傳感器緊貼錨墊板，螺母緊貼傳感器、且吊桿張拉力與原索力一致后，油泵緩慢卸壓，千斤頂回程，拆除張拉組件，完成一個(gè)傳感器安裝，重復(fù)以上操作將所有傳感器安裝完成。
注意：張拉索力要以設(shè)計(jì)索力為依據(jù)嚴(yán)格控制，確保不影響橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化容許值。
2.1.7監(jiān)測(cè)校核索力
傳感器安裝完成后，需對(duì)安裝后成橋索力進(jìn)行校核，確保成橋索力達(dá)到設(shè)計(jì)索力。
2.1.8安裝保護(hù)罩
傳感器安裝完成后，需將保護(hù)罩按原樣重新安裝好，在安裝吊桿錨具內(nèi)保護(hù)罩、主纜索股錨具保護(hù)罩之前，在錨具表面及保護(hù)罩內(nèi)壁按要求涂抹防腐油脂，然后將保護(hù)罩按要求安裝好。
因此，通過(guò)近兩年清水河大橋健康監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)，很好地為橋梁管理者提供有效的養(yǎng)護(hù)維修和管理依據(jù)，從而使得清水河大橋的使用性能得以改善，壽命得以延長(zhǎng)，減少和避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，推動(dòng)和促進(jìn)行業(yè)的科技進(jìn)步。除了對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，對(duì)橋梁的日常管理養(yǎng)護(hù)等工作也納入綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管養(yǎng)工作制度化、管養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)代化、管養(yǎng)決策科學(xué)化。既減少了管理者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)很大程度上避免了依賴于管理者和技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)系統(tǒng)的方法。增強(qiáng)了對(duì)橋梁狀況全面的把握和了解，信息得到及時(shí)反饋。
3 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)代化大型橋梁是交通主干道的重要節(jié)點(diǎn)，對(duì)交通運(yùn)輸區(qū)域發(fā)展具有重大影響，是國(guó)家、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的象征，因此橋梁運(yùn)營(yíng)期的健康監(jiān)測(cè)近年來(lái)受到了業(yè)內(nèi)人士的普遍關(guān)注。本文以成都市清水河大橋?yàn)楣こ桃劳校U明了橋梁健康監(jiān)測(cè)的意義及目的，最介紹了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器的更換方法，可為相似工程提供參考。
