1.概述

斜（xié）拉索是傳遞斜拉橋主梁、橋麵係恒載及活載至橋塔的關鍵受（shòu）力構件，其服役情（qíng）況直（zhí）接關係到橋梁結構安全。鑒於目前大多數斜拉索使用壽（shòu）命短(僅為橋梁設計基準期的110左右，普遍（biàn）不足20年)，服役期間（jiān）易出現病害，斜拉索的（de）專項檢測和日常維護至關重要。

沈陽市公和橋（qiáo）主（zhǔ）橋是我國第1座雙層獨塔單索（suǒ）麵斜拉橋，至今已運營15年，主橋跨徑布置為(114+120)m。該（gāi）橋主梁采用單箱（xiāng）5室預應力混凝土箱梁，橋塔采用（yòng）混凝土結構，橋（qiáo）塔有索區（qū）采用工（gōng）字形截麵下部結構采用樁基礎。該橋斜拉索為32對平行鋼絲索，雙排單索麵豎琴式布置，斜拉索梁端苗固在箱梁中室靠橫隔（gé）梁處，梁上索距6.66m塔端錨（máo）固在橋（qiáo）塔外表麵，塔上（shàng）索距3.92m。斜拉索采用極（jí）限強（qiáng）度為1670MPa的二5mm被鋅低鬆弛高（gāo）強鋼絲，鋼（gāng）絲數（shù）分別為283和301，采用冷鑄錨錨（máo）固。斜（xié）拉索設置雙層熱擠PE護套防護，梁（liáng）端防（fáng）護罩填充發（fā）泡劑，錨頭端設置防水罩。公（gōng）和橋主橋立麵布置如圖1所（suǒ）示。為（wéi）評估該橋斜拉索的服役情況（kuàng），確保（bǎo）結構的安全、穩（wěn）定，需（xū）對其斜拉索進（jìn）行檢測，並對病害處進行修複。

2斜拉（lā）索檢測評（píng）估

根據斜拉索（suǒ）的（de）常見病害特點，重（chóng）點檢測該橋斜拉索的腐蝕情（qíng）況(外觀與內部缺陷檢測（cè）)、索力安全性及減振效果(力學（xué）性（xìng）能檢測（cè）)。

圖1 公和橋主橋立麵布置

2.1外觀與內部缺陷檢測評估

斜拉索在運輸、儲存及施工過（guò）程中操作不當4，斜拉索（suǒ）外觀存在缺陷均可產生斜拉索索體積水（shuǐ），進而導致斜拉索腐蝕。通過查閱（yuè）橋梁建設及管養資（zī）料（liào），未發現斜（xié）拉索在橋梁建（jiàn）設過程中存在積水的現象。根據該橋斜拉索的構造恃點，重點檢測斜拉索上、下錨頭，將軍帽，PE護套等易致索體進水的部位（wèi）5，同時（shí）需對斜拉索內部缺陷進行無損檢，以評估斜拉索索體鋼絲的鏽蝕程度。

2.11上、下錨頭外觀檢（jiǎn）查

通常斜拉橋的斜拉索塔端錨固在（zài）橋塔箱（xiāng）室內（nèi）部，上錨頭處於密封環境，雨水（shuǐ）通過上錨頭進入（rù）索體的概率較小，而該橋上錨頭錨固在橋塔外表麵（miàn），長年受雨水侵蝕，可能導致雨（yǔ）水進入索體。通過（guò）對全橋64個上錨頭進行外觀檢查，得出上錨頭存在的主要病害為:(1)全橋上頭均未見積水現象，34個（gè）斜拉索上錨頭油脂缺少，錨頭防護罩處有黃油滲出，占上錨（máo）頭總數的53.1％(2)3根斜拉索上描頭(E12北側索和W2南、北側索)錨固（gù）區存在混凝（níng）士開裂現象，裂縫寬度在0.14～0.21mm之間，占上錨頭（tóu）總（zǒng）數的（de）4.7％。

公和橋下錨（máo）頭罐固在箱梁中室內部，均安裝了防護罩，檢測（cè）時需打（dǎ）開防護罩及錨杯蓋。檢查得出下頭的主要病害為（wéi）:(1)下錨頭錨杯內（nèi）均未發現鋼絲墩頭回縮或積水現象，有7根斜拉索下錨頭防護罩內有積水（shuǐ）現象, 占總數量的10.9%, 7根（gēn）斜拉索的索號分別（bié）為W10南側索、W15南側索、W16南側索和W5北側（cè）索、W6北側索、W15北側索、W16北側索; (2) 下（xià）錨頭錨杯處缺少黃油防（fáng）護, 防護罩內(見圖2)的斜拉索下描頭腐蝕情較為嚴重，鏈杯內壁也存在鏽性現象(見圖3)，其它斜拉索下（xià）罐頭及杯內外觀情況較好，隻（zhī）是錨頭外側存在輕度鏽蝕（shí）現（xiàn）象。

圖2 下錨頭防護罩內（nèi）積水

圖3 下錨頭（tóu）錨杯內（nèi）壁鏽蝕

2.1.2 防（fáng）護罩檢（jiǎn）查

斜拉索護罩內均填充有（yǒu）發泡劑, 打開全橋64根斜拉索的將軍帽進（jìn）行檢查, 發現W10南側（cè）索、W15南（nán）側索、W16南側索（suǒ）、W5北側索、W6北（běi）側索、W15北側索和W16北側索的套筒內（nèi）發泡劑被水浸泡, 在斜拉索套筒上（shàng）鑽孔進行（háng）檢查, 有水從開孔處流出（chū）, 其它斜拉索（suǒ）的套筒（tǒng）內發泡劑幹燥 (見圖（tú）4、圖5) 。被水浸泡的斜拉索索號與下錨頭（tóu）防護罩內存在積水的斜拉索索（suǒ）號一致, 說明雨水通過將軍帽進入斜拉索護罩是下錨頭防護罩積水的主要原（yuán）因。

圖4 套筒內發泡劑幹燥

圖5 套筒內發泡（pào）劑被水（shuǐ）浸泡 

2.13PE護套外觀檢查及索體內部缺陷檢（jiǎn）查

斜拉索索體外觀檢查采用索體檢機器人(可對自由段索體外觀進行360°全方位攝像（xiàng）)檢測並依據漏磁檢測原理對索體內部高強鋼絲的鏽蝕和斷絲情況進行無損檢測6。外觀檢測結果表明（míng）:(1)8根斜（xié）拉索PE套管（guǎn）表（biǎo）麵局部存在蜂窩，索號（hào）分別（bié）為E10南側索、W10南側索、W15南側（cè）索、E5北側索、W5北側索、W6北側索、W8北側索及W15北側索，占斜拉索總（zǒng）數的12.5％；(2)有（yǒu）16根斜拉（lā）索PE護套表麵存在開裂現象，占斜拉索（suǒ）總（zǒng）數的（de）25.0％；(3)局部存在蜂和裂縫均為（wéi）PE護套表麵損傷（shāng），尚未貫穿PE護（hù）套。PE護（hù）套病害產（chǎn）生的原因可能是因為建設期運輸、施工工藝不當、PE護套材料老化或（huò）活載反複疲勞作用。

無損（sǔn）檢測結果表明（míng）下（xià）錨頭防護罩內（nèi）有積水的7根斜（xié）拉索內部鋼絲均未出現斷絲，斜拉索鋼絲的最大截麵鏽蝕率在153％～527％之（zhī）間。依照（zhào）《公路橋（qiáo）梁（liáng）技術狀況評定標準》(JTG「H21-2011）的規定，該斜拉索鋼絲的鏽蝕標度為3，推斷鋼絲表麵存（cún）在鏽蝕，部分氧化皮已經剝落。《城市橋梁養護技（jì）術規範》(CJJ99-2017)中規定，鋼絲（sī）鏽蝕造成該斜拉索總麵積損（sǔn）失超過10％時（shí），必須進行換索，該橋的斜拉（lā）索（suǒ）尚未達（dá）到必須換索的條件。

下頭防護罩內積水的斜拉索的PE護套表麵（miàn）不一定存在（zài）缺陷，部分PE護套受損的斜拉索下錨頭未發（fā）現明（míng）顯病害，考慮到PE護套僅為表層受損，各斜拉索鋼絲的最大截麵鏽蝕率較低，推斷雨水通過PE護套進入索體的概率較小。

2.1.4檢測注意事項

斜（xié）拉索外觀與內部檢測時，應注意以（yǐ）下內（nèi）容：(1)打開上、下（xià）頭檢查時，應及時排出防護罩內的積水，檢查完（wán）成後將防（fáng）護罩複原，避免因檢測造成斜拉索體係（xì）構件丟失；(2)檢查斜拉索防護罩鑽孔時，鑽孔位置應選擇在護套下方避雨處，開孔後盡快組織（zhī）檢查，檢查（chá）完成後盡快修複，(3)采用斜（xié）拉索機（jī）器人進行檢測時應控製機器人的握（wò）緊力，握緊力過大可能（néng）導致PE護（hù）套受提;(4)上錨頭和防護（hù）罩暴露（lù）在自然環境中，檢測時應避開雨水天氣，防止雨（yǔ）水進入索體。

2.2力學性能檢測評估

2.2.1索力測試結果分（fèn）析

斜拉索（suǒ）索力超限是影響斜拉索壽命的主要因素之一（yī），橋梁自竣（jun4）工（gōng）以來（lái）曆次索（suǒ）力測試（shì）綜合結（jié）果表明，恒載狀況下公和橋斜拉索索力（lì）穩定（dìng），2016年實測索力與成橋索力偏差在5％以內的斜（xié）拉索（suǒ）有53根，占總數量的82.8％，共有11根（gēn）索（suǒ）的實測索力與成橋索力偏差超過了5％。下錨頭防護罩積水嚴重的7根斜（xié）拉索（suǒ）索力測試結（jié）果如表1所示。

表1 下錨頭防護罩積水嚴重的7根斜拉索索力測（cè）試結果  

綜合考慮恒載作用下的實（shí）測索力、最不利（lì）荷載組合引起（qǐ）的索力增量及斜拉索的鋼（gāng）絲鏽蝕率折（shé）減等因素, 計算得出全橋斜拉索的安全係數最小值為2.63, 其中（zhōng）下錨頭防護罩積水嚴重的7根斜拉索的（de）安全係數最小值為2.77, 滿足（zú）斜拉索（suǒ）在服（fú）役期間索力安全係數不得低於2.5的（de）要（yào）求。表1中索力增量為扣除恒載後（hòu）的最不利荷載組合作用下的索力增量理論值。

2.2.2 斜拉索（suǒ）減振效果分析

斜拉索對數衰減率達到0.02以上時（shí）可有效抑製斜拉索的渦激振動;對數衰減率達到0.03以上時能有效防止斜拉索的風雨振;對數衰減率達到0.05以上時可防止並排斜拉索的尾流馳振。抽檢公和橋12根斜拉索進行對數衰減率測試, 斜拉索對數衰（shuāi）減率實測值如表（biǎo）2所示。

由表（biǎo）2可知, 除W16南側索的（de）對數衰減率為0.04外, 其它11根索的對數衰減率均不小（xiǎo）於0.05, 橋梁建成至今也未出現斜拉索的尾流馳振現象, 表明公（gōng）和橋斜拉索（suǒ）的減振效果較好。

表2 斜拉索對（duì）數衰減率實測值

2.2.3 其它測試結果分析

斜拉索索力變化和斜拉橋（qiáo）橋麵線形息息相關, 橋麵（miàn）布置永久性觀（guān）測（cè）點的觀測結果表明公和橋橋麵線形平順, 南、北側高差較小（xiǎo）, 最大高差為0.016m, 且曆年的測試結果穩定（dìng）, 連續3年橋麵高程變化量不超過±1cm, 說明目前斜拉索的病害尚（shàng）未（wèi）引起橋麵線（xiàn）形變化。

外（wài）觀檢測時發現E12北側索和W2南、北側索3根斜拉索塔端錨固區存在混凝土開裂現象, 橋梁荷載加載過程（chéng）中, 對裂縫進行監測, 裂縫的長度和寬度均未明顯（xiǎn）擴展（zhǎn）, 說明斜拉（lā）索塔端錨固區的裂縫為非結（jié）構裂縫, 尚不影響橋梁結構（gòu）安全。

2.3 綜（zōng）合評估（gū）

公和（hé）橋斜拉索的缺陷檢測和力（lì）學性能檢（jiǎn）測結果表明, 目前斜拉索（suǒ）索（suǒ）力和減振效果均滿足規範要求（qiú）;斜拉索的外觀雖存在一定的（de）缺陷, 內部鋼絲表麵存在（zài）鏽蝕, 但尚不影響結（jié）構安全, 因此無需（xū）換索。

3 斜拉索修複

3.1 修複措施

斜拉索病害程度嚴（yán）重的需要進行換索處理, 尚不嚴重的采取修複（fù）處理。斜拉索需換索的主要（yào）原因可分為以下2種: (1) 斜拉索外觀或內（nèi）部存在重（chóng）大缺陷 (斜拉索（suǒ）腐蝕、斜拉索遭受車輛（liàng）撞（zhuàng）擊及火（huǒ）損等突發事故受損) ; (2) 斜拉索力學性能不足 (斜拉索索力超限或風（fēng）振強烈) 。公和橋斜拉索布置在橋麵中心線處, 有（yǒu）防撞欄杆防護, 建成（chéng）至今尚未（wèi）發生車輛撞（zhuàng）擊、意外火災（zāi）等突（tū）發事件, 而該橋無（wú）需（xū）換索, 應對既有病害進行修複。該橋斜拉（lā）索的修複措施如下:

(1) 上、下（xià）錨頭修複。該橋斜拉橋上、下（xià）錨頭缺少黃油防護, 斜拉索塔端錨固區存在非結構裂縫, 該類病害對斜拉索的安（ān）全性（xìng）影響（xiǎng）較小, 但對索結（jié）構（gòu）的耐久性影響（xiǎng）較大。對斜拉索上、下錨頭進行除鏽處理, 再重新添加黃油防（fáng）護, 並對斜拉（lā）索（suǒ）塔端錨固區的裂縫進行灌漿處理。

(2) 防護罩修（xiū）複。該橋共有7根斜拉索將軍帽處密封（fēng）不嚴, 導致斜（xié）拉（lā）索護罩內發泡劑被水浸（jìn）泡, 防護罩內（nèi）大量積水, 斜拉索下錨頭鏽（xiù）蝕, 該（gāi）類病害（hài）對斜拉索的安全性和耐久性均（jun1）有較大影響。清除這（zhè）7根斜（xié）拉索防護罩內（nèi）的發泡劑, 烘幹處理後填充（chōng）新的（de）發泡劑, 再對將軍帽處（chù）密封處理, 同時（shí）對斜拉索下錨（máo）頭防護罩進行除濕烘幹處理。

(3) PE護套修複。部分斜拉索索體PE護套存（cún）在蜂（fēng）窩（wō）和（hé）開裂現象（xiàng）, 但未貫穿PE護套, PE護套病害目前尚不影響結（jié）構安全, 但繼續惡化會直（zhí）接（jiē）危害斜拉索的安全和耐久性, 應對PE護套（tào）受損部位進行修複。

3.2 修複注意（yì）事項及修複效果

(1) 上錨頭修複和PE護套修複均為高空露天作業, 墜落物可能危及過往車輛安（ān）全, 應做好相應（yīng）的安全防（fáng）護, 並（bìng）在施工期間封閉靠（kào）近塔區（qū）的車道。

(2) PE護套修複應請斜拉（lā）索原（yuán）製造廠家進行修複, 嚴格把控施工工藝, 確保PE護套的耐久性。