斜拉桥钢箱梁的检测与修复方法综述

钢箱梁桥重点检测的部位和检测周期，并归纳了斜拉桥钢箱梁的检测方法。针对斜拉桥钢箱梁桥面板易出现病害的问 题，建议把原铺装层改用超高性能混凝土（UHPC）铺装层，运用该方法对改善斜拉桥钢箱梁桥面板的整体刚度和受力情 况具有良好效果。关键词钢箱梁；斜拉桥;桥面板病害;检测周期；检测方法;UHPC加固0引言目前,我国大跨径斜拉桥的数量位居世界前列，全球著

及斜拉桥钢箱梁的不断老化，斜拉桥钢箱梁出现病害的问题 也越来越严重,如何避免岀现各种病害成为现阶段重要的工 作之一。名的十大斜拉桥国内就占有8座，如苏通大桥、上海杨浦大 桥、青洲闽江大桥等。钢箱梁桥因其优势众多,现阶段呈现出

结构轻型化、跨越性能好以及种类越来越丰富的发展趋向叫

2钢箱梁桥面板病害特征分析2.1钢箱梁桥面板常见病害总结根据对南京大胜关长江大桥、杭州湾跨海大桥、广东佛 陈大桥、舟山桃夭门大桥、广东虎门大桥等桥梁的调研分析,

近年来，由于经济蓬勃发展，桥梁的施工技术越来越成熟,结

构不断优化，国内中型、大型桥梁的构造也更加新颖叫此外，

正交异性钢桥面板具有重量较轻、承载的能力较强、应用范 总结出如表1所示的钢箱梁桥面板铺装病害特征，并通过这

些桥梁归纳钢箱梁桥面板中常见的病害有以下几点:①桥面

围较广等优点，也是现阶段大跨径斜拉桥的重要组成部分％

1斜拉桥钢箱梁病害研究概况随着大跨径斜拉桥的投入使用,钢箱梁也成为其必不可

铺装裂缝，见图1;②桥面铺装车辙;③桥面铺装鼓包;④桥面 铺装坑槽;⑤脱层与滑移，见图2O少的一部分，但是在各类复杂环境的侵蚀以及轮载不断重复 表1部分钢箱梁桥面板铺装损坏状况统计桥梁名称作用下，局部承受的应力过大,斜拉桥钢箱梁难以避免地岀

现各类病害。典型的有涂层脱落、钢板被侵蚀、桥面板的疲劳

主梁钢箱梁病害特征铺装裂缝、车辙铺装裂缝、脱层铺装裂缝、坑槽大胜关长江大桥杭州湾跨海大桥裂纹等，这些病害的岀现如果不能及时地进行检测修复，将 会引发更大的灾害叫针对斜拉桥钢箱梁的种种病害，国内学

者也是进行了大量的研究,如王卫东等e结合实际工程发现

钢箱梁钢箱梁佛陈大桥润扬长江大桥桃夭门大桥的钢箱梁所存在的病害,对钢箱梁的病害及病害常见位置进

行分析与总结，并提出了相关检测策略;徐懋刚等151概括了斜

钢箱梁钢箱梁钢箱梁钢箱梁铺装裂缝、脱层与滑移铺装车辙、鼓包铺装裂缝、车辙车辙、脱层与滑移拉桥钢箱梁常见病害的特征，运用相关方法对斜拉桥钢箱梁

的腐蚀性问题进行了分析,还提出了斜拉桥钢箱梁预防腐蚀 的方法；王璇等冋结合广东

江阴长江大桥虎门大桥佛陈大桥主桥钢箱连续梁

设计情况，对正交异性钢桥 面板疲劳问题进行了分析，

提岀了优化结构设计及采

用超高性能混凝土 （ultra-high

performance concrete , 简 称

UHPC）对桥面板铺装层进 行加固，从而改善桥面病害

问题。但随着交通量增大以图1桥面裂缝• 19 •■综合论述2.2钢箱梁桥面板病害成因桥面板的裂缝成因有以下几方面:一是桥面板所用材料

耐疲劳的性能较低;二是在车辆荷载的不断作用下，引起梁 桥面板某局部的应力集中；三是桥面板的刚度不足；四是桥

面板的整体抗拉能力不足。桥面铺装车辙是因桥面铺装的热 稳定性不足、温度过高以及桥面的荷载过大(包括刹车)引起 的。桥面铺装鼓包是因铺装层内部的水分以及油污没有及时

排出，引起局部隆起的现象。桥面铺装坑槽是由铺装层混合

料的性能以及铺装使用的方法所引起。桥面的脱层与滑移是

因铺装层与钢箱梁之间的粘接力不足,重型车辆刹车时便会

引起桥面铺装层与钢箱梁分离。3钢箱梁的检测周期及检测方法3.1检测周期斜拉桥钢箱梁因其结构较复杂，检测与管养的工作量 大。为了能通过相应的检测仪器取得最佳效果，本文基于

JTGH11—2004《公路桥涵养护规范》、迟恩先等s对公路桥梁 技术状况的评估方法进行研究以及陈树礼等冏对公路桥梁和

城市相关技术的评估方法进行研究的基础上,综合考虑并结

合公路桥梁所在区环境状况、斜拉桥构件所处位置、是否有

利于检测以及常见病害出现的频率，提出斜拉桥钢箱梁检查

部位、检查周期的参考值。以杭州湾跨海大桥为研究对象，因其位于全球第三强潮

海湾,容易受到天气、水文地质等影响，呈现出潮流较急、潮

差较大、腐蚀性较强、流失冲刷也较深以及风力也特别强劲。

杭州湾跨海大桥建设完成后，如何对杭州湾跨海大桥的钢箱 梁进行监测就成为了工作重点。首先,如果在较短时间内进

行疲劳情况的检测，又受到随机荷载作用的影响，是很难真

实地检测岀杭州湾跨海大桥在正常使用下的受力状况；其

次,如果选择长时间并且持续性的检测,则需要的成本较高，

对仪器性能的要求也更高,还需要更稳定的监测系统。综上几点分析，建议每季度对杭州湾跨海大桥的钢箱梁

进行应力监测。前期选择每两年进行一次全覆盖式的监测，

投入运营到一定时间后,建议每一年进行一次全覆盖式的监

测,而每次监测的数据采集时间应不低于36h。对杭州湾跨海

大桥的钢箱梁进行分析,建议应该重点检查钢箱梁的位置包

括以下几方面:钢箱梁的涂层、钢箱梁的顶板与底板、钢箱梁 的腹板(包括直腹板与斜腹板)、钢箱梁的横隔板与纵隔板、

钢箱梁的加劲肋、各螺栓连接处、各焊缝位置以及桥面板。此外,对杭州湾跨海大桥钢箱梁的检测周期及检测部位 的建议如下:每个月检测的有钢箱梁涂层、螺栓连接处、桥面

板以及焊缝位置；每三个月检测的有钢箱梁的顶板与底板、

钢箱梁的直腹板与斜腹板、钢箱梁的横隔板与纵隔板、加劲

肋；每六个月检测的有钢箱梁腐蚀情况;每年检测的有构件

变形情况;每两年检测的有钢箱梁疲劳情况。• 20 •2019 年3.2检测方法当前,针对斜拉桥钢箱梁病害的检测方法有多种，归纳

起来有目视法、涡流检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测、超

声检测以及基于条件随机场(CRFs)的金属疲劳微裂纹检测o目视法是指通过肉眼就可观察的方法或者也可以使用 简单的仪器设备进行检查的方法。目视法是当前所有检测的 方法中最为简便的，并且效率较高。在现场检查时可以直接

发现构件表面存在的问题，比如钢箱梁表面开裂、焊缝处的 裂缝、构件变形等病害,但是对于内部结构目视法不适用叫涡流检测是指在检测线圈产生交变磁场,使得在被检测

的结构产生感应电流，通过涡流改变检测线圈的电流，由于

有病害和没病害的构件涡流不同，所以检测出不同的电流。

对比就可得构件存在的缺陷。涡流检测比较适用于金属构

件叫磁粉检测是指由于构件具有磁性,如果构件内部有缺陷 或者裂缝,则构件表观的磁力线便会出现紊乱，构件的表面

还会吸附一层磁痕。磁粉检测方法具有检测用时少、成本较 低、操作简单、误差小等优点,但使用该方法检测的深度不

足叫渗透检测是一种以毛细现象为基础进行检测构件裂缝

的无损检测技术。将一些染料擦拭于构件的表面，放置一段

时间后擦去表面的染料，就可看出构件缺陷部位以及形态。

相比于其他无损检测方法，人为因素对渗透检测结果影响较

大叫超声波检测是目前应用较多的焊缝检测方法，包括反射

方法和透射方法。超声波检测方法具有安全性高、检测范围

广、穿透性能较强等优点，因此在无损检测中使用超声波检

测得出的结论是有较高的可信度问。以上几种检测方法只适用于单方面检测,对于复杂应力

状态和焊接类型的钢箱梁而言,针对性不强。因而急需探索

一种既适合钢箱梁内部操作，也易于捕获疲劳微裂缝的无损

检测新技术。基于条件随机场(CRFs)的金属疲劳微裂纹检测

法回，不仅使用单个像素的表观特征进行裂纹判别,而且考虑 了其他像素标注值之间的相互影响，从而可以很好地抑制离

散噪音点,可为斜拉桥钢箱梁疲劳损伤快速检测提供可靠的 分析手段。4基于UHPC桥面铺装加固4.1 UHPC性能分析及应用现状UHPC(l)性能分析。随着技术的更新换代，普通沥青混

凝土慢慢被淘汰，需要更高性能的混凝土代替普通混凝土， 而超高性能混凝土 (UHPC)实践的成功，可为混凝土领域的

发展提供更好的思路。UHPC是目前较为新颖的材料,具有强

度高、体积稳定、收缩徐变小、耐久性好、延性高、抗火以及抗 爆性能好等优点。UHPC还具有承载能力较强以及抵抗腐蚀

第11期(总第223期)痫4*现各类病害閃。综合论述・性的能力较好等优点，特别适合应用于大跨度结构和腐蚀性 较强的环境。邵旭东等阿近年来研究提出采用钢与UHPC相

结合，可以有效降低桥梁结构的重量,还可以有效解决桥面

较特殊，重载以及超载车辆过多，通车不到三年桥面便又出

2015年，海河大桥把原有的SMA铺装层改用UHPC铺 装加固，将钢箱梁桥面板改成钢与UHPC的组合结构，见图

板易开裂的问题。实践表明，运用UHPC有助于改良桥面铺

装层出现受力不足的问题，对提高桥面铺装层的刚度有很大

3。通过修复，钢箱梁桥面板铺装层的刚度显著增大,局部应

力集中的现象明显减少;此外,采用钢-UHPC组合铺装还明 显改善桥面板的抗疲劳性能,从而延长斜拉桥钢箱梁桥面板

帮助，还能减少裂纹,并降低钢箱梁桥面板的应力、变形以及

车桥动力响应的问题。UHPC(2)应用现状。目前全球应用UHPC作为主结构

的寿命。修建的桥梁超30座，结合实际工程也已展开了大量的相关 研究。应用UHPC最早可以追溯到1997年的加拿大魁北克 省，即在加拿大魁北克省的舍布鲁克市建成全球首例应用

UHPC的人行桥,在人行桥的桁架腹杆的钢管内加入UHPC㈣。 韩国的Super Bridge I于2009年投入使用，该桥是组合型斜

拉桥，具有造价低、寿命长的优势问。在国内，已建成运用

UHPC作为主结构的斜拉桥相对较少，在建的有湖南省南洞 庭湖大桥、广东洲心大桥等;而采用UHPC进行铺装层加固 与修复的桥梁较多,如广东磬石大桥、天津海河大桥、润扬长

5结论(1) 斜拉桥钢箱梁桥面板常见的病害有桥面铺装裂缝、 脱层与滑移、桥面铺装鼓包等;桥面板病害的成因也是多方

江公路大桥等。除了斜拉桥之外，福州大学的陈宝春等问在

2015年运用UHPC建造了国内第一座UHPC拱桥;漳州市的

莆中桥运用UHPC进行加固与修复问;广东虎门大桥是国内

面，典型有桥面板使用的材料耐疲劳性能低、局部应力集中

现象、面板刚度不足、温度过高引起车辙等。第一座大跨径的悬索桥,该桥桥面铺装层采用UHPC进行加

(2) 目前斜拉桥钢箱梁常用的检测方法有目视法、射线

检测、超声波检测等，而基于条件随机场(CRFs)的金属疲劳

固与修复问。4.2工程实例4.2.1工程实例1——润扬长江大桥江苏润扬长江大桥于2005年建成通车，是组合型桥梁， 该桥的北汉桥是一座钢箱梁斜拉桥。润扬长江大桥的原桥面

微裂纹检测可为钢箱梁疲劳损伤快速检测提供一种新的检

测技术，但新技术还需深入研究。(3) 与普通沥青混凝土相比，采用超高性能混凝土

(UHPC)铺装层能有效提高桥面板的整体刚度，其受力状态 以及钢箱梁的裂缝也可得到明显改善;但采用UHPC作为主 结构修建的桥梁在国内应用相对较少,还有待进一步的研究。

参考文献板铺装层采用的是普通沥青混凝土，承受能力较低，又因受

到各类重型荷载的重复作用，疲劳不断累积,常岀现局部应 力过大导致桥面铺装层破坏而难以修补。针对铺装层出现反

复破坏以及修补难度大的问题,经过探讨决定该桥桥面板铺

装层采用轻型组合加固结构，即UHPC加固铺装层,该技术

[1] 杨仕力，施洲.我国大跨径钢箱梁桥正交异性板疲劳损伤

研究现状[J].桥梁建设,2017,47(04):60-65.也是江苏省第一次在大跨径桥梁上应用⑷。[2] 陈勇.正交异性板钢桥面铺装病害与结构刚度匹配性研究

润扬长江大桥的桥面铺装层加固过程有施工前的准备、 路面清理、轨道铺筑、栓钉焊接、钢筋网片的铺设、铺装、整

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进展[J].中国公路学报,2017,30(03):14-30+39.平、养护等㈣。通车后，观察桥面变化，并相比于之前,发现该

桥桥面板开裂的问题得到有效控制，采用UHPC加固铺装层

[4] 王卫东.钢箱梁桥常见病害及其检测[J].城市道桥与防洪,

2014(12):131-135+15.还明显改善传统铺装层易开裂、难修补的问题;除了提高强

[5] 徐懋刚.跨海斜拉桥钢箱梁锈蚀退化分析及预养护[J].城市

道桥与防洪,2017(04):130-133+15.度、刚度以及耐久性外，运用该技术还可提升抗震性能,有助 于保障桥梁的安全使用。[6] 王璇.佛陈大桥正交异性钢桥面板疲劳问题分析与对策措

施 0].城市道桥与防洪,2019(06):72-74+91 + 11.4.2.2工程实例2——海河大桥天津海河大桥在2002年投入运营，该桥是钢混组合型 的大跨径斜拉桥。因重载车辆的长期作用，海河大桥桥面铺

[7] 迟恩先.城市桥梁技术状况评估方法研究[J].科技风,2018

(27):110.装出现了大量问题„2011年对桥梁的受力以及耐疲劳性能进

行改善，铺装层改用双层SMA加固，但由于该桥的地理位置

[8] 陈树礼，刘永前.城市与公路桥梁技术状况评定方法对比

分析[J].建筑科学与工程学报,2018,35(03):95-103.• 21 •■综合论述2019 年[9] 杜骁，张子华，周可夫.无损检测技术在钢桥健康检测中

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导师简介：欧智菁(1975-),女，福建南平人，教授，博士， 究与应用[J].中外公路,2016,36(02):222-225.从事桥梁工程研究。(上接第36页)4结语久性研究与实施[C]//中国公路学会桥梁和结构工程分

溪东跨海大桥采用机动车和非机动车分离通行的双层

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版社，2005 :30-40.程中解决桥梁减隔震设计、下层慢行桥吊杆设计、海洋环境 [3] 陈治国.厦门同安湾大桥建设防腐措施研究与实践[J],山

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本项目正在施工中。究创新[J].中外公路,2008(2):52-56.参考文献[1] 宋松林，武星.应用摩擦摆支座的连续梁桥地震响应分析作者简介：邱永兴(1983-),男，研究生，工学硕士，工程

[J],公路,2013(6):116-11 &师，从事桥梁工程设计。[2] 张宝胜，干伟中，陈涛，等.杭州湾跨海大桥混凝土结构耐+-~-♦-+-~—♦-~(上接第80页)

④对石材表面进行有效保护，施工后及时清除表面污物,避 设计理念完全呈现岀来。免腐蚀性咬伤。易于污染或损坏料的木材或其他胶结材料不

参考文献应与石料表面直接接触;⑤完工时需要更换有缺陷、断裂或

[1] 张义龙.武威站房外墙石材装饰工艺及应用研究[J].甘肃科损伤的石料。更换工作完成后,应用干净的水及硬毛刷清洗 技,2015,31(08):97-99.所有石材表面，直到所有尘土、污染物被清除。不能使用钢丝

[2] 刘海湘.对外墙石材装饰工程施工工艺的探究[J].科技与创刷、金属刮削器。在清洗过程中应保护相邻表面免受损伤。新,2014(24):125-126.4结语[3] 章丹.外墙石材装饰工程施工工艺浅析口中国建筑金属结综上所述，建筑外墙施工是重要的施工项目，要在施工 构,2013(24):202-203.材料科学选择的基础上,提高建筑施工质量。在建筑施工项 作者简介：蓝晓挥(1984-),男，本科，工程师，主要从事

目中，为了保证建筑物品质,实际选用墙体石材时，要做到对

建筑工程施工工作。石材种类及选用原则的充分了解，利用恰当的施工技术，将

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