1.引言

近年来，由于吊杆锈蚀断裂等原因，国内吊杆体系拱桥相继出现了桥梁倒塌的安全事故。经统计分析，事故桥梁使用年限3-20年，其共同特征有吊杆断裂原因随机，断裂位置随机，低应力状态断裂，腐蚀与疲劳共同作用等。在近些年部分桥梁吊杆更换施工过程中发现部分吊杆有断丝、锚头回缩等严重病害。

本文以某高速公路吊杆体系拱桥检测方法的内容为依托，对此类结构的检测技术及特点分析研究。通过此文，希望能够为今后类似工程的实施提供参考。

2.工程概况

示例桥型一：某吊杆拱桥主桥跨径71.6m，引桥跨径20.0m，桥面净宽2×16.25m。其中主跨结构为预应力混凝土系杆拱桥，上部结构由系杆、拱肋、横梁、吊杆、桥面板及风撑等构件组成；主跨桥下净空7.70m；桥墩类型为桩柱式墩；支座采用盆式橡胶支座。边跨上部结构为20m 预应力钢筋混凝土空心板梁桥，支座采用板式橡胶支座；桥墩类型为桩柱式墩；桥台类型为桩柱式台与U形组合式桥台。主桥为钢筋混凝土系杆拱结构，采用刚性系梁刚性拱体系，计算跨径为70m，拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，矢高14m。拱肋采用钢筋混凝土结构，工字型截面，混凝土强度为40#。系梁、横梁采用预应力混凝土结构，系梁为工字型截面，混凝土强度为50#。吊杆采用钢绞线外套钢管组合式结构，钢绞线规格为15-9，外套直径8cm的波纹管，钢管外径为27.3cm，壁厚1cm，波纹管内注浆，外侧灌注混凝土。上下锚头为夹片锚，利用封锚混凝土密封。吊杆间距5m。

图 2.1桥梁立面布置图

图 2.2桥梁截面布置图

3.专项检查内容

3.1外观检查

（1）拱肋检查

目视检查拱肋外观包括构件是否扭曲变形、局部损伤；铆钉和螺栓有无松动、脱落或断裂，节点是否滑动错裂；焊缝边缘有无裂缝或脱开；油漆层是否裂纹、起皮、脱落，构件是否腐蚀生锈。对于出现裂缝处用皮尺探明裂缝的长度、宽度及深度；人工敲击法抽查确定拱肋内砼密实度。

（2）拱脚检查

拱脚是梁拱的联接点，纵向预应力束的锚固点，同时确保拱肋的空间稳定性，由强大端横梁的抗弯刚度提供的嵌固点，部位重要，受力复杂，配筋量大。

目视检查拱脚外观包括构件是否局部损伤，裂缝，剥落，剥离，蜂窝，露筋等现象；采用超声波砼测试仪测试裂缝宽度和砼强度，钢筋位置探测仪测试钢筋保护层厚度，超声波裂缝深度检查。

（3）系梁检查

用桥检车目视检查系梁下表面沿预应力钢束的混凝土表面有无纵向裂缝；控制截面有无横向裂缝；锚头已经用砼封住，因此不检查预应力钢筋的锈蚀情况。

（4）横梁检查

用桥检车目视检查横梁下表面沿预应力钢束的混凝土表面有无纵向裂缝；控制截面有无横向裂缝，不检查预应力钢筋的锈蚀情况。

（5）桥面系检查

目视检查砼有无裂缝、渗水、表面风化、剥落、露筋；桥面铺装有无严重的裂缝(龟裂、纵横裂缝)、坑槽、波浪、桥头跳车、防水层漏水；栏杆、护栏有无撞坏、断裂、错位、缺件；桥面横坡、纵坡是否顺适，有无积水。

（6）桥墩、基础检查

目视检查墩台是否滑动、倾斜、下沉或冻拔、冻胀、风化、腐蚀、开裂、剥落、露筋等；墩台顶面是否清洁，有无泥土杂物堆积。

（7）支座检查

目视检查盆式橡胶支座的固定螺栓是否剪断，螺母是否松动，钢盆外露部分是否锈蚀，防尘罩是否完好。

（8）吊杆外部检查

目视检查吊杆外观包括构件是否扭曲变形、局部损伤；节点是否滑动错裂；焊缝边缘有无裂缝或脱开；油漆层是否裂纹、起皮、脱落，不锈钢套管是否腐蚀生锈，橡胶防水圈是否老化。

（9）上下锚头开锚检查

检查吊杆锚头及周围锚固区的情况，锚具是否渗水、锈蚀，是否有锈水流

出的痕迹，锚固区是否开裂。必要时可打开锚具后盖抽查锚杯内是否积水、潮湿，防锈油是否结块、乳化失效，锚杯是否锈蚀。锚头是否锈蚀，镦头或夹片是否异常，锚头螺母位置有无异常。

3.2桥梁线形检查

（1）检查原因：系杆拱桥由系梁、吊杆、拱肋等多个构件预制拼装而成，与常规梁桥相比，呈现明显的空间分布。系杆拱桥实际姿态往往与设计状态有较大的差别，在运营荷载和环境荷载作用下，结构也会产生扭转变形等，极端状况下会造成系梁开裂、拱肋偏位、吊杆下端与系梁接触位置开裂渗水等，影响结构的耐久性和安全性。

（2）检查方法：由于系杆拱桥为空间结构，拱轴线及拱脚变位利用全站仪检查，吊杆竖直度可用工程竖直度尺或铅锤法检查。

（3）检查频率及测点布置要求：按规范每年测量一次。拱轴线：每孔不宜少于18 个点，沿拱圈上、下游两侧拱肋中心处在拱顶、L/8、L/4、3L/8、拱脚；拱座变位：不宜少于2 个点，布设于拱座上、下游两侧。

4.吊杆内部检查

4.1钢丝检查

（1）拱肋段：对于刚性吊杆，先检查其密实情况，若不存在空洞则不进行钻孔检查，反之则进行钻孔检查，主要检测吊杆内压浆是否密实，是否有积水，钢绞线是否有锈蚀等。钻孔方式如下图所示。检查范围根据该桥历年检查中发现的吊杆上端存在不密实的位置统计确定。

图 4.1刚性吊杆拱肋段检查

（2）开窗检查：主要针对空洞长度较长的或者吊杆钻孔检测发现病害较严重的。通过对吊杆开窗、开锚，进一步仔细检测吊杆钢管内砂浆的密实情况及内部钢绞线的锈蚀情况，开窗检查如下图所示，开窗验证完后，应立即进行封窗，并做好防腐措施。

图4.1 刚性吊杆开窗检查示意图

4.2钢丝锈蚀程度评价方法

对于吊杆中钢丝或钢绞线的锈蚀情况评价，参照《公路缆索结构体系桥梁养护技术规范》（交通部2019年征求意见稿）相关规定：

1）钢丝或钢绞线锈蚀情况的评估，可参考《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定 第1 部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》（GB/T 8923.1-2011）中的锈蚀等级进行评定。

2）根据调研情况，目前国际上尚无标准的钢丝锈蚀评级方法，根据业界专家的工程实践，建议采用下列图表的标准，记录每根钢丝的锈蚀程度。一般认为，经检查钢丝劣化等级在Ⅳ级或Ⅳ级以上，断丝不超过5%或断丝与钢丝锈蚀削弱截面合计不超过5%时，可不进行吊索的更换。

图 4.2 钢丝锈蚀程度分级标准推荐图谱

表4.1 钢丝锈蚀程度分级描述

5.无损检测

表5.1 桥梁非破坏性检测方法及测试位置数量

（1）钢筋位置探测仪

钢筋位置探测仪是利用涡电流原理，检验第一层钢筋排列位置；进而检测钢筋号数或混凝土保护层厚度。

根据测量部位实测保护层厚度特征值Dne与其设计值Dnd的比值，混凝土保护层厚度对结构钢筋耐久性的影响评判可参考下表中的经验值。

表5.2钢筋保护层厚度评定标准

（2）碳化深度检查

混凝土碳化深度对钢筋锈蚀影响的评定，可取构件碳化深度平均值与该类构件保护层厚度平均值之比Kc，并考虑其离散情况，参考下表对单个构件进行评定

表5.3 混凝土碳化评定标准

（3）裂缝深度检测（超声波检测法）

超声波检测法是在待测物体上一点发出超声波脉波，量取从这一点传到另一个点所需要的时间。由于波的传递速度是根据介质的性质及质量而定，若已知质量及波的传递速度，便可评定其弹性性质，因此只要依据材料性质及所量测波速便可以用来评定材料的现存状况。

因为超声波无法传送穿过裂缝，因此若有裂缝存在于传送路径上，则超声波会绕过裂缝而寻找其他路径，故仪器所显示的时间，是由绕行裂缝尖端后所得者，利用波传时间差量测得的距离等特性可求得裂缝的深度。

（4）钢筋锈蚀

混凝土中钢筋锈蚀不仅影响结构耐久性，而且影响结构的安全性。钢筋锈蚀电位直观反映了混凝土中钢筋锈蚀的活动性。通过测试钢筋/混凝土与参考电极之间的电位差，可判断钢筋发生锈蚀的概率。

根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)中有关钢筋锈蚀判定标准：

表5.4 电位水平判定混凝土钢筋锈蚀情况表

（5）氯离子含量检测

氯化物浸入混凝土可引起钢筋的锈蚀，其锈蚀危险性受到多种因素的影响，氯离子含量可按下表的评判经验值确定混凝土中由外界渗入及浸入的。

表5.5混凝土中氯离子含量评定标准

（6）钢结构涂层厚度检测

(a)确定的检测位置应有代表性，在检测区域内分布宜均匀。检测前应清除测试点表层的防火涂层、灰尘、油污等。

(b)检测前对仪器应进行校准。校准宜采用二点校准，经校准后方可测试。

(c)应使用与被测构件基本金属具有相同性质的标准片对仪器进行校准，也可用待涂覆构件进行校准。检测期间关机再开机后，应对仪器重新校准。

(d)测试时，测点距构件边缘或内转角处的距离不宜小于20mm。探头与测点表面应垂直接触、接触时间宜保持1s~2s，读取仪器显示的测量值，对测量值应进行打印或记录。

6.结论

（1）通过上述检测方法对刚性吊杆体系拱桥进行检查，可及早发现桥梁病害及相关异常现象，通过对吊杆体系中的难点病害与异常数据进行特殊研究，并在研究后提出解决办法。

（2）通过上述检测方法为该桥型的桥梁维修养护提供更科学的依据。

参考文献

（1）《钢筋混凝土系杆拱桥吊杆专项检查及病害成因分析》-北方交通，秦伟航，刘军，2012年

（2）《中承式混凝土系杆拱桥的常见病害及加固方法研究》-公路交通科技：应用技术版-丁岩，2015年

（3）《某下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆锈蚀专项检查及病害成因分析》-公路交通科技：应用技术版-吴敏慧，秦伟航，王润建，2016年

（4）《公路桥梁技术状况评定标准》（JTGT H21-2011）

（5）《公路桥涵养护规范》 (JTG 5120-2021)