橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中錨索計更換及實施過程
2015-06-24
1 橋梁健康監(jiān)測的意義及目的
1.1項目概況
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中占有重要的地位。該立交橋主橋橋型采用雙幅獨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192m。全橋共設四根主纜，采用預制平行索股逐根架設的施工方法(PPWS)。吊索采用鉛垂布置，在標準段間距4m，索塔兩側為7m，每個吊點設一根吊索。全橋總計安裝56臺穿心式錨索計，錨索計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 的鍍鋅高強鋼絲組成，選擇其中的3 股鋼絲進行索力監(jiān)測，6 根大纜共計24 個測點。吊索的監(jiān)測方案是選擇具有代表性的吊索進行監(jiān)測，包括：最長吊索、最短的兩根吊索以及跨中附近的吊索，共計32個測點。
1.2健康監(jiān)測的目的及意義
1.2.1健康監(jiān)測的意義
多年來，橋梁結構的安全狀況一直是公眾特別關心的問題?，F代化大型橋梁是交通主干道的重要節(jié)點，對交通運輸區(qū)域發(fā)展具有重大影響，是國家、地區(qū)經濟發(fā)展與技術進步的象征。然而，目前，國內外許多橋梁都存在不同程度的隱患。我國許多重要的大型橋梁都沒有建立保證安全性和耐久性的維護系統(tǒng)。由于缺乏大橋結構整體性的安全監(jiān)測系統(tǒng)，對結構狀態(tài)的任何異常不能及時發(fā)現，以做出相應的防患措施。一些城市已發(fā)生大橋嚴重的質量事故，造成很大的經濟損失和不良的社會影響。分析產生上述事故的原因很復雜，除設計與施工方面的原因以外，這些橋梁長期處于超負荷運營狀態(tài)，致使許多構件的疲勞損傷加劇，是導致倒塌的重要原因。如果能對橋梁的疲勞損傷進行監(jiān)測，從而對橋梁的健康狀況給出評估，在災難來臨之前給出預警，將會大大減少慘劇的發(fā)生。
另一方面，在對局部質量嚴重退化的結構進行維修更新時，由于目前的檢測技術不能對結構各構件的損傷狀況作出準確客觀的評估，因此，常常不得不過于保守地對“可能”問題的部件全部更新，造成很大的材料浪費和經濟損失?？梢姌蛄罕O(jiān)測系統(tǒng)和檢測技術的建立與完善，不僅影響到重要結構的健康安全和道路交通的正常運營，還與大型結構的維修費用密切相關。
1.2.2健康監(jiān)測的目的
運營健康監(jiān)測系統(tǒng)必須能夠對上述因素進行監(jiān)測，因此，健康監(jiān)測系統(tǒng)實施的目的是：
?。?）隨時掌握橋梁結構的內力狀態(tài)及損傷情況；
?。?）盡早發(fā)現橋梁結構面臨的危險狀況；
?。?）為橋梁結構的養(yǎng)護維修提供依據。
2 錨索計的更換原理及實施過程
2.1實施原理和施工程序：
2.1.1施工流程
施工準備→操作平臺搭設→拆除吊桿、主纜索股的保護罩→拆除傳感器→傳感器修理→安裝傳感器→安裝保護罩。
2.1.2施工準備
（1）施工機具準備：根據吊桿、主纜索股錨具的規(guī)格型號，各加工兩套HALF螺母（兩半式錨具螺母,見圖1）、兩套張拉用連接套，并根據吊桿、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，進場前將千斤頂與油表配套進行標定。
?。?）清水河橋位處交通要道，雖初步確定晚上23點后開始施工，但此時車流量仍較大，須提前與相關部門協(xié)調、溝通，確定封行方案。
2.1.3操作平臺搭設
共有12根吊桿須使用掛籃操作（需跨越清水河），故預先需加工兩套掛籃，為了掛籃的安裝及移動還需加工龍門架一個，其余20根吊桿及主纜索股傳感器均可在梁底搭設移動腳手架進行拆除、安裝。
圖1 HALF螺母圖
2.1.4拆除吊桿、主纜索股的保護罩
（1）吊桿保護罩拆除：吊桿有內外兩個保護罩（見圖2及圖3），外保護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、拆除；內保護罩的連接為焊接，因該處空間狹小，只能用小角磨機將焊縫緩慢磨除。
圖2 吊桿外保護罩圖3 吊桿內保護罩
?。?）主纜索股的保護罩拆除：主纜錨具后部用鋼板封閉，需先將鋼板割開、拆除，再將保護罩拆下。
?。?）待保護罩拆下后，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、千斤頂等張拉組件按要求安裝好，高壓電動油泵與千斤頂用油管連接，待檢查各部件安裝位置無誤后，起動油泵緩慢向千斤頂送油，待吊桿（主纜索股）錨具螺母開始松動時，油泵停止送油，記錄此時油壓，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，此時吊桿由HALF螺母臨時錨固，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，起動油泵緩慢向千斤頂送油，待HALF螺母開始松動時，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，完成一個傳感器拆除，重復以上操作將所有傳感器拆除。
注意：為了拆除傳感器，需對吊桿（主纜索股）進行張拉，使吊桿（主纜索股）錨具螺母松動進而拆除傳感器，在進行張拉時油泵要緩慢送油，當初動力與設計張拉力比較出現異常時，需查明原因方可進行下一步操作。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，起動油泵緩慢向千斤頂送油，待吊桿（主纜索股）錨具螺母開始松動時，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，此時吊桿由HALF螺母臨時錨固，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，起動油泵緩慢向千斤頂送油，待HALF螺母開始松動時，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，完成一個傳感器安裝，重復以上操作將所有傳感器安裝完成。
注意：張拉索力要以設計索力為依據嚴格控制，確保不影響橋梁結構內力變化容許值。
2.1.7監(jiān)測校核索力
傳感器安裝完成后，需對安裝后成橋索力進行校核，確保成橋索力達到設計索力。
2.1.8安裝保護罩
傳感器安裝完成后，需將保護罩按原樣重新安裝好，在安裝吊桿錨具內保護罩、主纜索股錨具保護罩之前，在錨具表面及保護罩內壁按要求涂抹防腐油脂，然后將保護罩按要求安裝好。
因此，通過近兩年清水河大橋健康監(jiān)控系統(tǒng)的運營，很好地為橋梁管理者提供有效的養(yǎng)護維修和管理依據，從而使得清水河大橋的使用性能得以改善，壽命得以延長，減少和避免災難性事故的發(fā)生，推動和促進行業(yè)的科技進步。除了對結構運營狀態(tài)進行監(jiān)測外，對橋梁的日常管理養(yǎng)護等工作也納入綜合管理系統(tǒng)，實現了管養(yǎng)工作制度化、管養(yǎng)技術現代化、管養(yǎng)決策科學化。既減少了管理者的勞動強度，同時很大程度上避免了依賴于管理者和技術人員的經驗，缺乏科學系統(tǒng)的方法。增強了對橋梁狀況全面的把握和了解，信息得到及時反饋。
3 結束語
現代化大型橋梁是交通主干道的重要節(jié)點，對交通運輸區(qū)域發(fā)展具有重大影響，是國家、地區(qū)經濟發(fā)展與技術進步的象征，因此橋梁運營期的健康監(jiān)測近年來受到了業(yè)內人士的普遍關注。本文以成都市清水河大橋為工程依托，闡明了橋梁健康監(jiān)測的意義及目的，最介紹了橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)傳感器的更換方法，可為相似工程提供參考。
