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文檔簡介
1、1. 本項目檢查的特點、難點及對策措施1.1. 結構特點金塘大橋主橋和西堠門大橋主橋是舟山大陸連島工程兩座規模最大的特大型跨海橋梁,設計使用年限均為100年,其設計、建造均具有相當難度,投資規模宏大。橋梁建成后隨著投入運營時間的推移,大橋各構件將面臨受到各種損傷。特別的是舟山連島工程所處地理位置為我國東海海域,在建成后將不可避免地要受到海洋高氯離子環境、海浪、臺風等惡劣條件的侵襲,因此,應該對其進行全方位的檢查及維護、修繕以確保其經濟、安全地運營。作為大橋的設計單位,我們本著設計終身責任制的理念,也非常迫切地想了解清楚目前此兩座特大橋的外觀、承載能力、強度和剛度退化情況,積極參與本次橋梁檢測。
2、本次初始狀態檢測,可以對金塘大橋主橋和西堠門大橋主橋的結構表觀狀態進行全面的了解,本次檢測的重點、難點在橋梁結構中的鋼箱梁、斜拉索體系和纜索系統的檢查、檢測。因此,我院這次調集精兵強將,參與人員均是參與過特大橋尤其是斜拉橋、懸索橋的設計、檢測人員,對大跨徑結構有著較深入的理解,可以有針對性的去發現問題并解決問題。1.2. 檢查特點金塘大橋主橋和西堠門大橋主橋均為大跨纜索承重橋梁,結構型式和種類眾多,同時兩座大橋均已經開放交通,大部分待檢查構件均位于海面以上。外觀檢查、鋼箱梁外部涂層厚度檢測和混凝土部分專項檢測均需要靠近結構表面進行實施,為確保檢查工作的順利完成,對規劃好各個結構部件的檢查檢查通
3、道和檢查輔助設備,以便檢查、檢測工作的順利開展。1.2.1. 檢查輔助手段檢查、檢測主要以近距離人工目視檢查為主,當結構或構件無法接近時,借助橋檢車、檢修車、登高平臺、高清成像及其它檢查輔助裝置成像,檢查人員根據采集資料進行結構損傷病害的評判。具體實施時根據大橋的設計特點和橋位的實際環境,對全部構件可采用多種檢查方式結合的方法進行檢查。西堠門大橋主橋和金塘大橋主橋檢查可能采用的檢查輔助手段分類如下:(1) 橋檢車:表示用橋檢車平臺接近結構表面,由檢查人員直接肉眼檢查,適用于箱梁部分外表面、橋墩上部區域和墩頂支座等;圖3.2.1-1 橋梁檢查車(2) 檢修車:表示用結構中永久的檢修小車進行檢查,
4、適用于金塘主橋和西堠門主橋的鋼箱梁外表面;圖3.2.1-2 梁底檢修小車(3) 船舶水上檢查:表示利用船舶靠近水中結構表面進行檢查,例如水中承臺、墩身等。圖3.2.1-3 船舶水上檢查(4) 登高平臺:表示用升降平臺接近結構表面,由檢查人員直接肉眼檢查,適用于索塔外表面和錨墊外表面的部分區域;圖3.2.1-4 升降平臺(5) 人梯:檢查類型為“人梯”表示用結構中已有的電梯、爬梯或采用普通登高梯,輔助檢查人員或者檢查人員直接用肉眼檢查,適用索塔內部、箱梁內部較高處、錨碇處等能通過簡易方式直接達到的結構物; 圖3.2.1-5索塔內電梯與爬梯示意圖圖3.2.1-6 普通登高梯(6) 高清成像:結構處
5、于視線范圍,但無法接近時,可以使用高清成像設備(高分辨率相機、攝像機等)進行結構物表面狀況的記錄,以便后期內業處理中能夠發現并定位病害,適用于少部分塔身及橫梁外表面; 圖3.2.1-7 高清數碼相機、攝像機(7) 臨時吊籃橋塔外壁檢查和維修常采用臨時吊籃。臨時吊籃一般由固定于塔頂的提升裝置提升。根據橋塔形狀的不同,平臺設計成各種不同的形狀,以實現對橋塔的全方位檢查。索塔檢查用臨時掛籃必須由專業公司根據橋梁情況專門設計,使用時需由專業人員進行使用。索塔檢查臨時吊籃一般是需要臨時組裝的。注:吊籃的安裝根據現場實際需要再予以確認。圖3.2.1-8 索塔檢查平臺(8) 纜索機器人和斜拉索養護平臺:主要
6、適用斜拉索或吊索自由段的檢查。注:斜拉索養護平臺的安裝根據實際需要確認。 圖3.2.1-10 纜索機器人(左)和斜拉索養護平臺(右)1.2.2. 西堠門大橋主橋主要結構檢查通道1) 橋塔橋塔外部可以采用直接人工檢查方式進行檢查,到達不了的部位可以采用望遠鏡或蜘蛛人進行觀測。圖3.2.3-1 橋塔外部檢查示意圖電梯及爬梯、塔內平臺、人孔共同構成進出橋塔各空間的通道系統,檢修維護人員經過塔柱上人孔進入塔身,經電梯或爬梯到達各塔內平臺,經橫梁上人孔進入橫梁內部進行人工檢查。圖3.2.3-2 橋塔內部檢查示意圖圖3.2.3-3 橫梁內部檢查示意圖2) 主纜和鞍座主纜和鞍座可經過主纜檢修通道實現人工檢查
7、。圖3.2.3-4 主纜和鞍座檢查示意圖3) 吊索吊索下錨頭和較短吊索,可以人工直接檢查,長吊索建議采用爬索機器人+攝像頭的方式進行檢查,氣象條件好的情況下也可采用望遠鏡進行檢查。圖3.2.3-5 吊索檢查示意圖4) 加勁梁(1)加勁梁外部主橋中跨、北邊跨,以及北塔位置設置有梁外檢查車,檢查員可以通過梁外檢查車完成整個大橋加勁梁外部的檢查。圖3.2.3-6 加勁梁外部檢查示意圖對于橫向連接,需要設置爬梯以完成相應檢查工作,具體見圖3.3.1.1-7:圖3.2.3-7 加勁梁橫隔板檢查示意圖(2)加勁梁內部加勁梁內設置有梁內檢查車,檢查人員可通過梁內檢查車實現加勁梁內部檢查。圖3.2.3-8 加
8、勁梁內部檢查示意圖5) 錨碇(1)錨碇外部地面以上部分可以采用人工直接檢查的方式進行,地面以下部分無法訪問。(2)錨碇內部檢修樓梯、平臺、檢查門、通道共同構成進出錨體各空間的通道系統,檢修維護人員經過位于前錨室內側墻的檢查門進入前錨室,經樓梯到達前錨室底面,然后分別經過前錨室外側墻挑出的樓梯到達支墩頂面,經位于前錨面上的樓梯可到達錨塊通道口,經錨塊內通道可到達后錨室,從而實現錨碇內部人工檢查。6) 伸縮裝置可以人工直接到達,無需特別的檢查通道。7) 支座北塔抗風支座可采用光學設備從橋面及梁底進行檢查。南塔從人孔進入塔身,經過塔內通道進入下橫梁,再從下橫梁頂人孔到達下橫梁頂面完成各支座檢查工作。
9、北錨處支座可以采用直接人工檢查方式進行檢查。8) 阻尼裝置對南塔阻尼裝置,先到達下橫梁頂面后,從下橫梁頂順著阻尼擋塊設置爬梯至阻尼裝置進行檢查。北錨處阻尼裝置可以采用直接人工檢查方式進行檢查。1.2.3. 檢查通道和輔助手段小結表觀檢查具體實施時可以根據現場條件,采用多種檢查方式結合的方法進行檢查,檢查方式的詳細分類如下:橋檢車:表示用橋檢車平臺接近結構表面,由檢查人員直接肉眼檢查,適用于箱梁外表面、橋墩部分區域和支座等;檢修車:表示用結構中永久的檢修小車進行檢查,適用于西堠門主橋和金塘主橋的主梁外表面;平臺:表示用登高平臺接近結構表面,由檢查人員直接肉眼檢查,適用于在索塔橋面以上部分區域、索
10、塔下橫梁和錨碇部分區域;人梯:檢查類型為“人梯”表示用梯子輔助檢查人員或者檢查人員直接用肉眼檢查,適用索塔內部、箱梁內部、橋面系、主纜、主索鞍和錨碇等,能通過簡易方式直接達到的結構物;高清成像:結構處于視線范圍,但無法接近時,可以使用高清成像設備(單反相機、攝像機等)進行結構物表面狀況的記錄,根據采集的圖片或視頻資料,進行判別和定位病害,適用于少部分塔身及橫梁外表面;/:無法接近或檢查。表示結構受制于環境因素和檢查人員人身安全的考慮,部分結構無法到達進行檢查,如結構基礎、錨碇埋入土體的外表面、主墩及承臺的水下部分等。檢查通道和輔助手段小結如下:表3.2.4-1 西堠門大橋主橋檢查方式結構物檢查
11、方式主橋橋塔結構基礎/塔柱(內)人梯塔柱(外)高清成像蜘蛛人橫梁(內)人梯橫梁(外)高清成像裝置主索鞍人梯豎向支座人梯橫向抗風支座人梯縱向阻尼器人梯纜索系統結構主纜人梯索股連接器人梯索夾人梯吊索及其上下錨頭人梯裝置吊索阻尼器人梯鋼箱梁結構鋼箱梁(外)檢修車鋼箱梁(內)人梯橫梁人梯裝置伸縮縫人梯導流板人梯過渡墩結構基礎/混凝土承臺/混凝土墩身橋檢車裝置豎向支座橋檢車縱向阻尼器橋檢車錨碇結構混凝土結構(內)人梯混凝土結構(外)平臺裝置散索鞍平臺1.3. 數據錄入的工作需求同時,作為舟山連島工程電子化檢查系統的合作開發方,我院對電子化人工檢查的信息錄入方面在系統的引入研發初期就已有技術人員參與其中,
12、在系統的使用、維護和管理上更有著得天獨厚的優勢,將確保按時準確地完成數據錄入系統的工作。2. 各分項工作內容、工作方案及工作計劃安排2.1. 外觀檢查工作內容2.1.1. 西堠門主橋纜索系統1) 主纜的外觀(1) 目視檢查表面的主纜涂裝,若發現漆膜損壞(如開裂、粉化、碎片、針孔或剝落),應予清洗后重新進行油漆。(2) 檢查外表面有無開裂、鼓包、剝落等病害,如有損壞需請原施工單位對損壞部位重新修復。(3) 檢查跨中主纜油漆有無氣泡、剝落,索夾滴水口有無滲水現象。2) 主纜結構的檢查(1) 在外觀檢查時若發現纏繞鋼絲已嚴重破壞,如銹蝕或斷絲嚴重的部位,應打開纏絲,將主纜暴露出來以進行更深入的檢查,
13、視主纜鋼絲的腐蝕損傷程度進行處理,處理完畢后須用新的纏繞鋼絲重新纏繞,并在其外表面再行涂裝,以確保主纜的防護層完好,避免水分進入。(2) 對錨室內的索股進行目視檢查,看有無鋼絲松弛、鼓絲和斷絲現象。(3) 對錨頭、錨板、拉桿和連接器的涂裝進行檢查。檢查除濕機的工作情況,讀取和記錄錨室內的濕度值,保證錨室內濕度在設計值范圍內。(4) 對鞍罩內的主纜進行外觀檢查,通過對主纜環形油漆標志的檢查,確定主纜索股有無滑移,檢查鋅填塊的滑移情況,及時清理鋼絲表面的銹蝕和灰塵。檢查除濕機的工作情況,讀取和記錄鞍罩內的濕度值;檢查鞍罩密封門的密封狀況,必要時可更換密封門橡膠條,保證鞍罩內濕度在設計值范圍內。3)
14、 吊桿減振器的檢查檢查減振器是否傾斜(即一端索夾的螺栓松動,導致索夾滑落或軟鉛襯套脫落,當初考慮到吊桿索是裸露的鋼絞線索(沒有PE 護套),因此采用軟鉛襯套,使得固定索夾擰緊時不會造成吊桿索絲的損傷,特別查看88 的長索和相鄰的60 的長索,防止軟鉛襯套的脫落,擰緊索夾的螺栓(為雙螺帽并緊);檢查減振器有無產生損傷,若發現軟鉛襯套脫落或螺栓松動導致減振器傾斜必須及時恢復。2.1.2. 西堠門主橋錨碇錨固系統1) 錨室內濕度是否正常;2) 錨體周圍護坡、排水設施是否存在塌陷、沉降、缺損、堵塞現象,有無垃圾堆積,雜草叢生,各排水設施和人行臺階是否完好;3) 錨碇中各預埋鐵件和錨桿是否存在缺漆、銹蝕
15、、脫焊、松動或缺損現象;4) 錨室內各類標志、通訊、照明、排風是否完好,有無缺損;5) 錨室內外爬梯有無銹蝕;6) 錨碇及錨桿有無異常拔動、滑移、錨碇砼有無開裂、滲水;7) 散索鞍座和錨桿固定處界面砼,是否存在開裂和裂紋;8) 各混凝土后澆段,各截面突變處的砼,有無開裂或裂紋;9) 混凝土表面有無裂縫、滲水、表面風化剝落、露筋、空洞和鋼筋銹蝕,是否存在硅堿反應引起的龜裂現象;10) 錨室蓋板在跨中有無開裂和變形,兩端錨固是否可靠;11) 錨碇周圍的回填和各排水設施有無沉降、滑移和斷裂;12) 錨室內不銹鋼接水槽、排水管有無破損、脫節,室內排水系統是否通暢。13) 螺絲孔及各接縫位置有無滲水。1
16、4) 錨平臺頂面防水有無起泡、破損、開裂;15) 主纜進錨處有無滲水現象。2.1.3. 西堠門主橋加勁梁西堠門大橋主橋加勁梁的形式為扁平流線形分離式雙箱斷面,兩個封閉鋼箱橫橋向拉開距離為6m,用橫向連接箱梁和橫向連接工字梁加以連接。鋼材腐蝕是造成鋼材料破壞的主要原因之一,鋼材的腐蝕將導致構件斷面削弱,直至喪失承載能力。為此,需要采用涂裝防止腐蝕,養護管理中應適時檢查涂裝的劣化程度。對于西堠門大橋主橋這樣的跨海大橋來說,鋼材(包括鋼板、螺栓以及鋼絲)的腐蝕更需要高度關注。鋼材巡檢內容主要包括:1) 防腐涂裝劣化涂裝劣化是鋼材開始腐蝕的前兆,主要有銹蝕、剝離、裂紋、鼓泡、變色、褪色等類型,因此本次
17、初始狀態檢測過程中必須:(1) 確定劣化的類型以及嚴重程度;(2) 測量劣化面積,分析原因及其發展趨勢。涂裝劣化是逐漸發展的,其劣化等級一般以銹蝕程度為主要依據,其它劣化種類的劣化程度輔以參考。銹蝕程度按照銹蝕面積百分比進行劃分,下圖是美國ASTM-D610/SSPC-Vis2的銹蝕百分率圖,本次檢查以此圖作為涂裝劣化等級評定的判別依據。圖4.1.3-1銹蝕百分率圖2) 鋼材腐蝕鋼板腐蝕將導致截面的削弱,因此巡檢過程中必須:(1) 確定腐蝕的類型以及嚴重程度;(2) 測量腐蝕面積以及深度,分析原因及其發展趨勢。3) 螺栓腐蝕(1) 確定腐蝕的嚴重程度;(2) 測量腐蝕面積以及深度,分析原因及其
18、發展趨勢。4) 疲勞裂紋鋼結構的焊縫承受交變荷載作用時,在焊接缺陷及局部應力集中處均易誘發疲勞裂紋,該裂紋一旦形成,在應力與腐蝕介質(如水和懸浮在空氣中的有害物質組成的溶液)的共同作用下,裂紋將迅速擴展,如不及時修復,將會引起嚴重后果,因此及時發現微小裂紋并采取妥善的工藝將其修復至關重要。下表為西堠門大橋主橋加勁梁疲勞裂紋易產生的區域。表4.1.3-1 加勁梁疲勞裂紋示意圖裂紋位置示意圖頂板U縱向焊縫U肋嵌補段連接焊縫橫隔板橫向連接工字鋼橫向連接箱底板吊索錨板與箱梁間的焊縫本次檢查關注:(1) 吊桿與防水板間的角焊縫吊耳板是懸索橋的重要受力構件,承受以拉為主的交變荷載,為防雨水進入,在吊耳板的
19、加勁板上加蓋一塊水平防水板。雖然蓋板與吊耳板的角焊縫在構造上不承載,但因其方向與吊耳板的主拉應力呈90°,為防止該焊縫開裂降低吊耳的抗疲勞承載能力,宜對此焊縫給予足夠注意。(2) 吊耳加勁板與上斜腹板的角焊縫吊耳板焊有加勁板,加勁板穿過上斜腹板與橫隔板相連,在斜腹板與加勁板交匯處用縫合焊縫封閉,該處焊縫受力也有與上所述相似的問題,故亦應加以注意。由于主要承載的中間加勁板被防水板封閉無法檢查,因此檢查吊耳有無異常時需要打開防水蓋板。 (3) 橋面板與橫隔板的雙側角焊縫該焊縫除承受靜載、動載作用外,還承受車輪的局部輪壓作用,車輪每通過橫隔板一次,橫隔板兩側的角焊縫均承受一次交變應力(=-
20、1),故應對此焊縫加以注意。(4) 底板與側板折角處橫隔板的搭接焊縫三角隔板與橫隔板下梳形板間有50mm的間斷,由于構造上的不連續,可能存在應力集中現象,應注意觀察。(5) 橋面板與U肋的角焊縫橫隔板兩側各一米的范圍內,橋面板與U肋間的角焊縫,在車輛通過橫隔板前后,U肋與橋面板間角焊縫的應力也經歷一次交變過程。特別是在慢車道,由于重載慢速,車輛的沖擊效應明顯,這時應對包括U肋嵌補段在內的所有焊縫加強觀察。(6) 橋面板與橋底板的縱向對接焊縫橋面板縱縫承受車輛的局部荷載,橋底板縱縫承受由靜載和動載引起的主拉應力,如遇焊接缺陷,會有開裂的可能,因此也應注意。(7) 橋面板的焊縫應結合橋面鋪裝裂縫進
21、行檢查,當鋪裝層瀝青混凝土出現裂縫時,相應地應對裂縫發生區域的焊縫尤其是橋面板與U肋間的焊縫進行仔細檢查。2.1.4. 西堠門主橋索塔1) 塔柱和各道橫梁的交界處、塔柱根部、塔冠鞍座底部混凝土裂縫;2) 橫梁跨中、鋼箱梁支座處混凝土裂縫;3) 主塔頂部主鞍座、主塔橫梁(特別下橫梁)有無塵垢、雜物、積水,是否清潔,是否影響到鞍座和支座的正常功能;4) 表面涂裝有無開裂、起泡、脫落現象;5) 主塔中各預埋鐵件和錨桿是否存在缺漆、銹蝕、脫焊、松動或缺損現象;6) 塔內各類標志、通訊、照明、排風是否完好,有無缺損;7) 塔身、橫梁系梁和錨固處有無裂縫和銹蝕;8) 塔內扶梯、橫梁欄桿、鞍罩爬梯有無銹蝕;
22、9) 主鞍座底部混凝土,是否存在開裂和裂紋;10) 各混凝土后澆段,各截面突變處的混凝土有無開裂或裂紋;11) 混凝土表面(含主塔塔座)有無裂縫、滲水、表面風化剝落、露筋、空洞和鋼筋銹蝕,是否存在硅堿反應引起的龜裂現象;12) 預應力混凝土橫梁的檢查:(1) 預應力混凝土橫梁端頭、底面是否損杯,梁內是否有積水,通風是否良好。(2) 混凝土有無滲水、表面風化、剝落、露筋、空洞和鋼筋銹蝕,有無堿集料反應引起的整體龜裂現象,混凝土表面有無嚴重碳化。(3) 預應力鋼束錨固區段混凝土有無開裂,沿預應力筋的表面有無縱向裂縫。(4) 橫梁在跨中、變截面處和與塔柱交點處混凝土是否出現開裂、缺損和鋼筋銹蝕等。(
23、5) 結構表面出現的裂縫的檢查。2.1.5. 墩身、塔座、承臺等下部結構下部結構主要檢查墩身、系梁、承臺等。檢查要點有:1) 基礎有無明顯傾斜、下沉或不均勻沉降;2) 混凝土結構是否存在風化、開裂、剝落、露筋、鋼筋銹蝕等;3) 結構表面混凝土有無縱、橫向裂縫、松動、破損或露筋。2.1.6. 伸縮縫西堠門大橋主橋和金塘大橋主橋均采用專門的轉軸式伸縮縫,型號均為DS2240和DS2160。對此種伸縮縫的檢查關注:1) 伸縮縫的密封條,是否存在污染、老化、硫化對接、損壞,密封條與型鋼的連接是否完好,密封條是否依然具有密封性;2) 滑動件滑動面是否存在污染、磨損、表面損傷、松動、銹蝕等狀況,并確認滑動
24、件是否滑動自如;3) 檢查滑動支座和滑動彈簧的位置,部件是否存在損傷、裂縫,是否依然保有足夠的預緊;4) 檢查伸縮縫下表面和嵌密封條凹槽部位的防銹層是否完好;5) 檢查承載構件,特別是焊縫連接處是否無裂紋,檢查機械連接是否穩固,重點關注:(1) 中間梁與承載梁的連接;(2) 型鋼對接焊縫;(3) 控制機構;(4) 邊梁的錨固(5) 承載箱下的結構是否完好;(6) 承載梁能否正常移動。6) 伸縮縫處是否存在雜物堵塞,過車時是否存在異常聲響或明顯的跳車情況出現。2.1.7. 支座金塘大橋主要支座共16個,西堠門大橋主橋支座共8個,本次全部檢查。主要檢查支座的功能是否完好、組件是否完整、清潔,有無斷
25、裂、錯位和脫空現象;有無脫漆、銹蝕;支座墊石是否有裂縫;活動支座是否靈活,實際位移量是否正常,螺母是否松動,防塵罩是否完好等。2.1.8. 液體粘滯阻尼器西堠門大橋主橋和金塘大橋主橋均采用泰勒公司制造的液體粘滯阻尼器。此種阻尼器在檢查是需要關注以下內容:1) 阻尼器外表面涂層是否完好,是否出現涂層脫落,構件表面出現銹蝕的情況;2) 檢查阻尼器的外表情況以測定阻尼器是否因受到外來物的干擾或限制阻尼器的正常運行;3) 看阻尼器的外面是否漏油;4) 看阻尼器的連接軸承是否松動。2.1.9. 橋面系及附屬設施1) 橋面鋪裝主要檢查高溫、重車下橋面平整度、泛油、松散、車轍、裂縫(網裂、橫縱橋向)。2)
26、護欄是否存在被撞壞、斷裂、錯位、缺件、剝落、銹蝕等現象。3) 橋面排水是否順暢,泄水管是否完好通暢。4) 橋面標志標線主要檢查橋面上的標志、標線是否破損,線跡、字跡是否連續,模糊不清,夜間辨識效果,護欄是否松動等。5) 橋上交通信號、照明系統是否損壞、老化、失效,是否需要更換。6) 橋上避雷裝置是否完善,避雷系統性能是否良好。7) 橋上航空燈、航道燈是否完好,能否保證正常照明。結構物內供養護檢修的照明系統是否完好。8) 橋上的路用通信、供電線路及設備是否完好。2.2. 專項檢查工作內容2.2.1. 橋梁幾何狀態檢測2)西堠門大橋主橋西堠門大橋主橋的橋梁幾何狀態檢測包括主梁線形、塔墩及邊墩承臺和
27、索塔空間位置測量的三部分內容。根據招標文件要求,首先對大橋已有測量控制點進行復測,測量主梁縱橋向主跨十六分點、邊跨八分點截面的橋面標高、墩臺頂面標高(懸索橋塔墩和邊墩,每個承臺4個角點)、索塔塔頂(含索鞍)及塔身三維坐標、主纜(索夾)三維坐標、錨碇、散索鞍三維坐標,索塔傾斜度等。采用已布設二級控制點進行復測。(1)主橋線形主梁邊跨(北錨碇至北塔間)的八分點和主跨(北塔至南塔間)的十六分點沿橫橋向各布置一條橋面標高測量斷面。每個斷面布置2 點,分別布設于主梁上下游兩側和中央分隔帶兩側的路緣石旁(距路緣石邊均為20cm)。測點采用鉆孔埋設不銹鋼永久測量標志。(2)墩臺頂面標高懸索橋塔墩和邊墩,每個
28、承臺4個角點,高程點的測量采用電子水準儀,往返按二等水準測量技術要求對其施測。(3)索塔空間位置測量在南塔和北塔的東西兩塔頂、中橫梁頂面的東西兩端各鉆孔埋設可裝卸棱鏡的不銹鋼測量標志頭,共布置塔頂三維坐標測點4個、橫梁三維坐標測點4點。南塔塔頂和橫梁測點由全站儀設站于觀測點,三測回觀測水平角、距離、垂直角;北塔塔頂和橫梁測點由全站儀設站于預定點同法觀測。經計算求得各測點的三維坐標。(4)主纜(索夾)線形測量主纜(索夾)三維坐標測量的時間選在凌晨,全站儀分別在控制點上設站,一測回觀測主纜與索夾交點處的三維坐標。每一索夾與主纜位置處,測量索夾兩側主纜頂的三維坐標,依據索夾兩端點測得的空間直線線型和
29、主纜口徑推算索夾中心位置的主纜中心三維坐標。上下游共計有119×2238個索夾,故共測量測點計238×2476個。(5)錨碇控制點三維坐標測量在南錨碇和北錨碇迎索墻面的角點位置各鉆孔埋設一個可裝卸棱鏡的不銹鋼測量標志頭,作為測量目標。南、北錨碇控制點三維坐標測點各8 ,共16點。南錨碇測點均由全站儀觀測;北錨碇測點設站觀測。觀測使用全站儀,2測回測水平角、垂直角和測距,計算求得其三維坐標。(6)散索鞍控制點三維坐標測量南錨碇和北錨碇的散索鞍上各布置兩個測量控制點,一點布置在散索鞍的底部,測點采用粘貼小鋁板法,小鋁板中部有一小孔。測量時先由外圍控制點向錨碇室內傳遞控制點,觀測
30、使用全站儀,測量水平角、垂直角、距離各2 測回。再由臨近散索鞍的控制點設站,利用全站儀免棱鏡測量功能,測量水平角、垂直角、距離各2測回對其進行觀測。由計算求得散索鞍各控制點的三維坐標。2.2.2. 斜拉索、吊索和錨跨索股索力檢測斜拉索、吊索和錨索的工作狀態是衡量纜索承重橋梁是否處于正常工作狀態的重要指標之一,精確測定索力對了解纜索承重橋梁工作狀態顯然十分重要。本次對金塘大橋全部168根斜拉索和西堠門大橋全部的476根吊索及346根錨跨索股進行索力測試。成橋后索力測量主要采用頻率法。斜拉索和吊索的索力跟振動頻率之間存在一定關系,因此用該方法測量索力,需首先設法測出斜拉索的振動頻率。對于某一根指定
31、的斜拉索和吊索(即已知索的長度、每延米索的質量以及支承條件),只要測出振動頻率,即可求出索力。根據測量索振動頻率的不同方法,頻率法又可以分為共振法與隨機振動法。采用共振法測量振動頻率時,要用人工激振的方法,使得索做單一基頻振動,然后用頻率計測出斜拉索的基頻。共振法測索的振動頻率缺點在于測量結果的準確性與操作者的經驗有關,經驗豐富的測試人員能在較短時間內激出索的純基頻振動,而一般人往往激不出純基頻振動。用隨機振動法測量振動頻率時,不用對索進行人工激振,而是利用風、橋面振動等環境隨機振源對索進行激振。在環境隨機振源的激勵下,索的振動也是一種隨機振動,可利用頻譜分析儀對斜索的隨機信號進行頻譜分析,一
32、般可以得到索的前幾階振動頻率。利用環境隨機振動法測量索的振動頻率具有不需要對索進行人工激振,測試結果準確可靠等優點。2.2.3. 鋼箱梁涂層厚度測量1) 采用與代測試樣化學成分和厚度相同的無涂層基板作為調零板,在其表面幾個不同位置將儀器調零,基板為鍍鋅板時,應在除掉鋅層的基板上調零,零位誤差不得大于1m。2) 選擇與被測涂層厚度相近的標準片調節儀器,使其準確指示出標準片的厚度。反復進行調零和校準的操作,直至獲得穩定的零位和標準片厚度讀數。3) 選取距試樣邊緣距離大于25mm的3點進行涂層厚度測量,并記錄厚度值。當基板為鍍鋅板時,測量鋅層和鍍層的總厚度,再用對鋅層無腐蝕作用的脫漆劑將涂膜除去,在
33、同樣的地方測量鋅層厚度(或用已知鋅層單位面積重量換算成鋅層重量),總厚度與涂層厚度之差即為涂層厚度。在測定熱鍍鋅基板上的涂層厚度時,測量點數增加到5點。4) 求出各測量點涂層厚度的算術平均值,即為該試樣的涂層厚度。2.2.4. 裂縫長、寬和深度測量使用鋼尺、裂縫測寬儀、記號筆和非金屬超聲探測儀等對裂縫進行重點檢查檢測。長度、寬度的檢測對所有發現的裂縫進行測試,裂縫深度的檢測考慮對重要的結構裂縫進行,每個構件不少于兩個測區。1) 裂縫檢測要求(1) 裂縫檢測的參數為長度、寬度、深度。(2) 檢查判斷裂縫的連續性。(3) 記錄裂縫的部位、位置、走向。(4) 檢查裂縫是否滲水,觀察滲水的大小。2)
34、裂縫檢測方法(1) 裂縫長度:一般采用鋼尺測量。(2) 裂縫寬度檢測:采用裂縫寬度觀測儀等進行檢測。(3) 裂縫深度檢測:對寬度超過規范要求的裂縫,要檢測其深度。一般采用非金屬超聲探測儀利用單面平測法進行檢測。單面平測法示意圖如下:圖4.2.5-1 單面平測法示意圖當結構物的裂縫部位具有兩個互相平行的測試表面時,可以采用斜測法。此法直觀、可靠,條件具備時優先選用。2.2.5. 混凝土強度檢測根據結構構件的重要性,以及設計文件、竣工文件提供的結構構件強度標號進行混凝土強度檢測。檢測對象為主要受力構件,如索塔、橫梁、墩身等。混凝土強度采用混凝土回彈儀回彈法檢測。在檢測滿足要求的基礎上,各類構件的抽
35、樣盡量選擇有代表性的結構進行回彈測試,平均每個構件不少于兩個測區(注:金塘大橋索塔根部2個,主塔1/2高度處2個,錨索區1個,上下橫梁各1個,單個承臺2個;西堠門大橋索塔根部2個,主塔1/2高度處2個,錨索區1個,上中下橫梁各1個,單個承臺2個)。在經過外觀檢查之后,外觀質量明顯較好的跨段可不進行強度檢測或少布置測區;外觀質量明顯較差的跨段可以提高檢測的頻率。圖4.2.6-1 回彈法檢測混凝土強度2.2.6. 混凝土碳化深度檢測在進行混凝土強度測試時同時進行混凝土碳化深度的檢測,每個構件不少于兩個(注:金塘大橋索塔根部2個,主塔1/2高度處2個,錨索區1個,上下橫梁各1個,單個承臺2個;西堠門
36、大橋索塔根部2個,主塔1/2高度處2個,錨索區1個,上中下橫梁各1個,單個承臺2個)。混凝土碳化深度的檢測方法如下:1) 取回彈測區的30做碳化深度檢測。2) 取所有碳化深度測點測值的平均值作為該構件每測區的碳化深度值。3) 酚酞指示劑采用95%的酒精與白色酚酞末配制,濃度為1%2%。4) 采用適當的工具在測區表面形成直徑約15mm的孔洞,其深度應大于混凝土的碳化深度。測孔成孔后,應用圓刷或皮老虎吹凈孔洞中的粉末和碎屑,不得用水洗。5) 將酚酞指示劑噴到測孔壁上,待混凝土新茬變色后,已碳化與未碳化界線清楚時,用混凝土碳化深度儀測量已碳化與未碳化混凝土交界面到混凝土表面的垂直距離。混凝土變色成紫
37、紅色的為未碳化部分,不變色的混凝土為已碳化部分。6) 每處碳化深度測點的混凝土碳化深度讀數準確至0.5mm,測量不少于3次,取其平均值,作為該測點的混凝土碳化深度值。圖4.2.7-1 混凝土碳化深度檢測2.2.7. 氯離子含量檢測氯離子是誘發鋼筋銹蝕的重要因素,為了避免鋼筋過早銹蝕,混凝土原材料中氯離子含量的控制相當嚴格。結構混凝土中氯離子含量的測試,對于結構安全性的評估起到很大的作用,同時為舊結構的改造和修補提供極具參考價值的依據。混凝土中氯離子以兩種形態存在,既游離態(自由氯離子)和固態(固化氯離子),真正對于鋼筋銹蝕起作用的是過量的游離態氯離子。本方法采用離子選擇電極法,每個構件選擇不少
38、于2個測區(注:金塘大橋索塔根部2個,主塔1/2高度處2個,錨索區1個,上下橫梁各1個,單個承臺2個;西堠門大橋索塔根部2個,主塔1/2高度處2個,錨索區1個,上中下橫梁各1個,單個承臺2個)。測試步驟如下:1) 粉狀試樣烘干,稱重,備好待測;2) 取定量試樣用蒸餾水自然浸泡,用磁力攪拌器攪拌均勻; 3) 連接電極,主機和電腦,打開操作軟件; 4) 通過軟件,用標定溶液標定電極; 5) 試樣溶液中加入電極穩定液,用標定完的電極測量,單個試樣測試時間為23分鐘; 6) 通過軟件打印測量數據,導出或儲存試驗數據。2.2.8. 鋼筋保護層厚度檢測針對橋梁外觀檢測中發現的露筋、銹蝕等問題,可采用鋼筋位
39、置測定儀測量鋼筋保護層厚度,通過外業測量和內業處理得到測區內箍筋或主筋的保護層厚度,每個構件不少于2個測區。保護層厚度檢測的原則和方法如下:1)在橋梁外觀檢測中發現橋梁主要受力構件存在以下情況,根據實際需要可對部分結構構件進行鋼筋位置及鋼筋保護層厚度檢測。(1)已進行過混凝土碳化深度專門測量的部位;(2)鋼筋銹蝕電位測試結果表明鋼筋可能銹蝕活化的部位;(3)其它需要檢測的部位。2)混凝土保護層厚度檢測是用鋼筋保護層厚度儀來進行的,通過將鋼筋保護層厚度儀的探頭平行于待測鋼筋并沿構件橫向移動,可以讀取各根主筋的保護層厚度,并同時基本確認主筋數量。3)每一測點讀取3次穩定讀數,取其平均數,準確至1m
40、m。4)對某一結構構件檢測斷面,給出各根鋼筋保護層厚度的實測值、平均值以及保護層厚度合格率。圖4.2.9-1 鋼筋位置測量示意圖示例2.2.9. 鋼筋銹蝕狀況檢測鋼筋銹蝕嚴重影響著橋梁的承載能力,加速橋梁的損壞,一般選擇鋼筋可能存在銹蝕的部位應進行鋼筋銹蝕檢測,采用鋼筋銹蝕儀進行檢測。鋼筋銹蝕檢測主要的原則與方法如下,并保證每個構件不少于兩個測區: 1)鋼筋銹蝕狀況的檢測范圍應為主要承重構件或承重構件的主要受力部位,或根據一般檢查結果有跡象表明鋼筋可能存在銹蝕的部位。2)對外觀檢查發現梁(板)構件主要受力部分存在以下情況時,需進行鋼筋銹蝕狀況的檢測:(1)當發現構件主要受力部分主筋位置處存在沿
41、梁縱向有水平裂縫時。(2)當構件主筋位置處檢查的碳化深度大于原設計混凝土保護層厚度時。(3)根據檢查表明鋼筋有如銹跡、銹脹等銹蝕跡象時。3)鋼筋銹蝕狀況檢測采用半電池電位法進行。4)每個測區上布置測試網格,網格節點為測點,網格間距采用20×20cm,30×30cm,20×10cm不等,根據構件尺寸而定,測點位置距構件邊緣大于5cm,一個測區不少于20個測點。5)良好狀態下混凝土中鋼筋銹蝕電位水平應小于200mv。 圖4.2.10-1 鋼筋銹蝕檢測示意圖 圖4.2.10-2 鋼筋銹蝕檢測成果顯示2.3. 工作方案1) 根據招標文件要求的工作內容,確定本項目實施的初步
42、安排(1) 按招標文件的工作內容要求,可考慮在進行大橋結構外觀檢查的同時完成鋼箱梁涂層厚度測量和混凝土部分專項檢測的工作內容;(2) 橋梁幾何狀態檢測、斜拉索索力(或吊桿、錨跨索股索力)檢測和橋梁動力性能檢測需單獨進行實施,且斜拉索索力(或吊桿、錨跨索股索力)的檢測工作應在橋梁動力性能檢測開始前完成,并采用本次測試的索力數據進行橋梁動力性能的分析,不可采用以往的索力數據作為本次動力性能分析的依據。2) 前期準備工作(1) 技術資料的收集工作。 設計技術資料。包括設計的橋位地質勘探資料和圖紙;設計圖紙及計算書等; 變更設計圖紙及變更設計計算書;成橋后的靜、動載試驗資料;西堠門大橋、金塘大橋臺風、
43、車船撞擊、地震等特殊情況發生后的養護管理資料; 施工、監理資料。還包括施工記錄及施工材料試驗資料;監理日記及各類記錄資料;竣工圖紙及其說明書;竣工驗收資料; 日常管理資料。以及橋梁投入運營以來的過橋交通量,經常通行車輛的車型、車重分布情況;歷次通過的重車車型、載重及橋梁的工作狀況資料;已有的橋梁調查、維修、加固等有關的資料、圖紙、照片。(2) 外觀檢查工作重點的確認。根據不同的橋型和環境條件,結合結構受力情況,所處的海洋環境,交通運輸狀況,確定檢測要點,參考以往的工程經驗事先判斷大跨徑跨海懸索橋和斜拉橋可能出現的病害類型,以保證現場檢查能夠有的放矢的進行。(3) 檢查測點、測區的初步確定。按招
44、標文件要求,在檢查、檢測人員進入現場之前,需要考慮鋼箱梁涂層厚度測點和混凝土部分專項檢測的測點、測區布置。 針對鋼箱梁焊縫探傷,考慮兩座大橋的正交異性橋面板是為鋼結構疲勞裂紋最可能產生的區域,特別加強對此部分區域的檢查,同時兼顧對鋼箱梁節段焊縫、橫、縱隔板與頂、底板結合處的焊縫; 對鋼箱梁涂層厚度的檢測,按招標文件要求兩座大橋的每個箱梁節段測2個點,箱梁內外側各1個點。在現場檢查實施中,箱梁外部主要以鋼箱梁底板為主,同時抽檢部分風嘴。鋼箱梁內部的涂層厚度檢測按頂板、U肋、腹板、底板、縱隔板和橫隔板均勻抽檢的方式進行; 混凝土部分的專項檢測包括結構裂縫、混凝土強度、碳化深度、保護層厚度,氯離子含
45、量和鋼筋銹蝕,在按招標文件要求,選擇關鍵截面測試,且分布均勻,每個構件不少于2個,重點關注兩座橋梁的下部結構,特別是出于潮汐變化的橋墩、承臺等部位。(4) 幾何狀態檢測測試方案的初步確定。對西堠門大橋和金塘大橋的線形測量采用的儀器為徠卡全站儀及精密數字水準儀。高程控制采用二等水準測量等級,平面控制網測量采用二等三角導線測量等級。利用大橋已有測量控制點,在全橋范圍內布設大橋首級測量控制網,然后對選中的相應觀測點進行測量。 金塘大橋:對大橋已有測量控制點進行復測,并測量主梁縱橋向主跨十六分點,邊跨四分點截面的橋面標高,塔墩和邊墩承臺頂面標高(每個承臺4個角)、索塔塔頂及塔身三維坐標測量。索塔傾斜度
46、、索塔偏位等。采用已布設二級控制點進行復測; 西堠門大橋:首先對大橋已有測量控制點進行復測,測量主梁縱橋向主跨十六分點、邊跨八分點截面的橋面標高、墩臺頂面標高(懸索橋塔墩和邊墩,每個承臺4個角點)、索塔塔頂(含索鞍)及塔身三維坐標、主纜(索夾)三維坐標、錨碇、散索鞍三維坐標,索塔傾斜度等。采用已布設二級控制點進行復測。(5) 動力性能測試方案的初步確定。脈動試驗:用于測定橋跨結構固有振動特性,包括頻率、振型和阻尼比。(6) 現場檢查實施準備工作。本項目工作內容中的結構外觀檢查和部分專項檢查需要檢查人員接近結構表面,以目視檢查的方式完成。當結構或構件無法接近時,需要考慮采用一定的輔助設施,如借助
47、橋檢車、登高平臺、望遠鏡、高清成像及其它輔助手段進行檢查。在要開展正式的外業檢查時,需規劃好各典型結構的檢查輔助手段和輔助設備,根據現場條件,采用多種檢查方式結合的方法進行檢查。(7) 交通疏導和人員安全保障措施。大橋位于甬舟高速公路,部分工作可能會影響橋上正常的行車,且部分工作內容的開展可能存在高空作業和海上作業的問題,因此在現場檢查開始前,需做好一定的交通疏導的方案,并采取預防措施保障檢查人員的人身安全。3) 現場工作實施在前述的準備工作充分、細致落實完成后,則可以開展現場檢查工作。現場檢查階段中實施橋梁的整個檢查工作,注意兩座大橋存在輕微差異的工作內容。嚴格按照招標文件的要求完成金塘大橋主橋和西堠門大橋主橋的外觀檢查,對文件要求的專項檢查工作需要一一響應,并予以完成。同時,根據重要斷面、重要結構的實際情況,(報業主后)增加檢查、檢測內容的工作量。現場工作實施實施的大體流程如下:(1) 開始外觀檢查,同時踏勘結構環境,落實橋梁幾何狀態檢測和動力性能檢測的實施方案;(2) 現場工作前期工作以外觀檢查為主,同時進行涂層厚度和混凝土部分專項檢測工作;(3) 待外觀檢查和專項檢查工程量完成80%后,可抽專人開始進行斜拉索索力、吊桿索力和錨錨
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