52監（jiān）測網專家報告分享-第86期（qī）

橋梁索體係特殊檢測技術

林陽子 廣（guǎng）東省（shěng）交（jiāo）通（tōng）規劃設計研究院股份（fèn）有限公司

目錄

一（yī）、橋梁（liáng）索杆PE外觀爬索（suǒ）機器人檢測（cè）

二、橋梁（liáng）索杆內部鏽蝕斷絲無損檢測（cè）

三、主（zhǔ）纜索夾螺栓預緊力檢測及同步複擰

內容簡介（jiè）

一、橋梁索杆PE外觀爬索機器人檢測技術

帕索機器人（rén）索杆PE外觀（guān）檢測

橋梁索杆PE防護層損傷（shāng）表現為橫向（xiàng）開裂、縱（zòng）向開裂、刮痕、斷開、起皺，脫層、凹坑、翹皮等。

其損傷主要原因主要有以下幾點：

1)PE護（hù）套長期暴露在空氣中，經（jīng）受著紫外線的照射、雨水衝淋、有害氣體的腐蝕和拉伸應力的作用。

2)拉索承受的荷載不同，在活載等的作用下存在著交變拉應（yīng）力。這種往複變化將破壞（huài）防護係統的整體性。

3）施工時對索體的保護措施不夠，索體很容易發生損傷。

橋梁索杆外（wài）觀檢查主要手段和方法

橋梁索杆檢測方法和手段：

人工目測、吊（diào）籃、爬索機器人、卷揚機、支架

爬索機器人作（zuò）為最便捷（jié）、安全、高效率、全方位一種有（yǒu）效手段被廣泛用（yòng）於索杆的（de）外觀（guān）檢查

索杆檢測機（jī）器（qì）人工作原理

檢索機器人（rén）由4個主（zhǔ）動輪組成，主動輪（lún）的上、下用彈簧連接，提供機構對拉（lā）索的（de）夾（jiá）緊力，通過調整主動輪上行走滾輪間距可（kě）方便安（ān）裝於不同直徑的拉索。由於行走滾輪組合成“V”字形，可防（fáng）止車體偏離拉（lā）索。整個機構自重15kg，電池（chí）和CCD攝像機（jī）及附加裝置共重3.5kg。機器人爬升力由主動輪與拉索表麵摩擦力提供。

爬索機器人的檢測優勢

1）強適用性：通過調整主動輪上行走滾輪間距可方（fāng）便安裝於不同直徑（jìng）的拉索；且主動（dòng）輪間用彈簧連接，可跨越纏（chán）繞線、破損（sǔn）等障礙。

2）智能便捷：動力係統內置於機器人內部，無需外部（bù）供電；通過無（wú）線控製調節機（jī）器人在拉索上自由前進、後退以及（jí）懸停（tíng），高空（kōng）采集視頻實時無線（xiàn）傳送到地（dì）麵接收（shōu）端並（bìng）保存。

3）安全高效：取代人員高空檢測作業（yè），保證檢測工作的安全、高效的開展（zhǎn）。

檢測（cè）結果優勢

4）高度保真：視頻圖像無變形等失（shī）真現象

◇可360度無死角同（tóng）步觀（guān）察索杆外觀病害情況；

◇計米準確記錄每個病害的具體位置；

◇可同步記錄橋梁及索號信（xìn）息，避免後處（chù）理混（hún）淆錯亂；

◇經（jīng）濾光及（jí）焦距調節等處（chù）理，拍攝視頻圖像無變形等失真現象。

病害圖片整理，根據照片判斷病（bìng）害類型、病害（hài）程（chéng）度（dù）、病害等級等，最後形成報告（gào）。

檢測內容

根據《公路橋（qiáo）梁技術狀況評定標準》（JTG/T H21-2011）規定，斜拉索PE外觀常見病害類型分為8類。

斜拉（lā）索PE護套病害分布圖

斜（xié）拉索PE護套管病害分布圖

檢（jiǎn）測結果統計

技術的進一步發展（zhǎn）

◇重點項目的要求

•更高清的檢測效（xiào）果；

◇千米級斜拉橋的挑戰：

•更（gèng）遠、更穩定的遙感和傳輸；

•更穩定的動力（lì）性能（néng）；

•避免對拉索PE和纏繞（rào）線的（de）損壞；

•更穩（wěn）定（dìng）的抗環境幹擾能力（lì），多台設（shè）備同時作業的需求；

……

•更強適用性、更多樣的設備超大直徑拉索的需求；

•懸索橋雙吊杆、三吊杆檢測；

……

二、橋梁索杆內部鏽蝕斷（duàn）絲無損檢測技（jì）術

橋梁（liáng）索杆（gǎn）係統作為長大跨徑索體橋梁的主要承重結構，一旦出現損（sǔn）傷（shāng），將降低結構的使用性和耐久（jiǔ）性，並且可能造成橋梁結構（gòu）發生災難性的突發破壞事故，造成極為惡劣的社會影響和慘重（chóng）的經濟損失。

案（àn）例：2019年10月1日上午（wǔ）9時許（xǔ），台灣宜蘭縣南方澳跨港大橋發生意外垮塌事（shì）故，一輛油罐車隨橋掉落水中，事故已造成10人受傷5人失蹤。油罐車駛過跨中後不久，跨中靠右側第一根吊（diào）杆與拱圈連接部位最先發（fā）生斷裂。

橋梁索杆內部（bù）無損檢測的必（bì）要性

◇降低風（fēng）險。新疆孔雀河大橋經除吊杆內部損傷檢測之（zhī）外的詳細檢測，評定橋梁狀態良（liáng）好，在短短數月之後就（jiù）發生了吊杆錨頭區域斷裂、橋梁垮塌事故；

◇減低浪費。國內許多座已開展了換索（suǒ）工程的橋梁（liáng），根據對更換（huàn）下來的（de）橋梁索杆進行破壞性檢測時，卻發現大部（bù）分拉吊索（suǒ）未實質受損，造成了極大（dà）的浪費，業主意見很（hěn）大。

◇中華人民共和國交通運輸部2011年批準實施的《公路橋梁技術狀況（kuàng）評定標準》（JTG/T H21-2011）中，要求懸索橋、拱橋（qiáo）的吊杆和斜拉橋的斜拉索需開展鏽（xiù）蝕斷絲（sī）的檢（jiǎn）測工作。

橋梁索杆檢測方法及分析

漏磁（cí）法、弱磁檢（jiǎn）測法、磁致伸縮（suō）導（dǎo）波法在橋梁橋（qiáo）梁索杆檢測中最有應用前景，具有非常重要的科研和工程價（jià）值。

弱磁/漏磁檢測

1)檢測結（jié）果可分辨缺陷的分（fèn）布形式（shì）；

2)兩種檢測方法需全（quán）索範圍爬索檢（jiǎn）測，有彩燈等幹擾（rǎo）時不可檢；

3)由於傳（chuán）感器無法到達錨頭（tóu）區域，導致該區域不可檢，同時在索端部位1～1.5m範圍為檢（jiǎn）測盲區；

4)漏磁檢測法儀器較重，實施難度（dù）較大。且傳感器（qì）吸附在橋梁索杆上傳感（gǎn）器與PE間存在較大摩擦（cā），傳感器通過提（tí）升係統在橋梁索杆行走過程易對PE造成磨損。

基於磁致伸縮的導波檢測

磁致伸縮（suō）導波檢測

1）簡便高效：僅（jǐn）在橋麵附近（jìn）的索體段安（ān）裝相關傳感器即可實現全索範（fàn）圍（包括錨固區域（yù）索體）的（de）內部鏽蝕斷（duàn）絲檢測；

2）無（wú）損先進：避免（miǎn）了破（pò）損檢測對橋梁（liáng）索杆（gǎn）防護係統造成的（de）嚴重損害；不（bú）需爬索檢測不對PE造成磨損；

3）準確（què）高精：檢測係統較理想狀態下可檢測出2%以下的（de）截麵金屬損（sǔn）失；

4）無擾（rǎo）交通：實（shí）現在不（bú）封（fēng）閉交通下的橋梁索杆內部鏽蝕斷（duàn）絲檢測。

室內試驗

現場（chǎng）橋梁檢測應用

根據以往部分工程項目資料整理了包括22座索（suǒ）杆橋梁上進行的914根索杆的內部鏽蝕斷絲導波測試結果，其中包含懸索橋（qiáo）7座，斜（xié）拉橋12座和吊杆拱橋3座。

根據檢測數據及分析結果，對存（cún）在異常波形的（de）位置進行開窗驗（yàn）證

為保證結構使用耐久（jiǔ）性和安全性，建（jiàn）議對（duì）可（kě）能存在鋼絲鏽蝕（shí）的斜拉索進行定期跟蹤（zōng）檢測，以確保橋（qiáo）梁的安全運營。

三、懸索橋索夾螺栓預緊力（lì）檢測及同步複擰維修技術（shù）

(1)概況

檢查發現懸索橋索夾上方與主纜連（lián）接位置的防護（hù）材料（liào）存在多處開裂，吊索索夾防護病害位置及照片如下圖所示。分析是由於橋梁投入運營至今，索夾（jiá）螺栓軸力下降，導致索夾與主纜間的摩（mó）擦力不足造成滑移，故需對高（gāo）強度螺栓的預拉力進行檢測、複擰後對主（zhǔ）纜修（xiū）複。

(2)索（suǒ）夾螺栓拉力降低（dī）機（jī）理

螺栓（shuān）拉力降低的幾個主要原因是：

（1）鍍鋅鋼絲的（de）鋅蠕變，（2）鍍鋅鋼絲的重新排列，（3）螺栓鬆弛。

螺栓（shuān）拉力的降低原理是：

1）鍍鋅鋼絲發生線接觸的蠕變，並（bìng）由於鋅（xīn）層的塑性變（biàn）形導致線接觸變為麵接觸，（2）主纜直徑變化導致螺栓（shuān）拉力逐漸降低，（3）在螺栓拉力重（chóng）新緊固後，接（jiē）觸麵上繼續（xù）發生蠕變，（4）主纜直徑再次降低，螺栓拉力隨之降低。

（3）設計加工檢測維（wéi）修平台

為滿足檢測與維護作業需要，設計加工沿主纜爬行的檢測、維護工（gōng）作平台。

（4）索夾螺栓預（yù）緊力檢（jiǎn）測

索夾螺杆預緊（jǐn）力檢測

（1）索夾病害普查。對橋梁（liáng）索夾進行檢查（chá），以0.3kg小錘輕輕敲擊螺帽，以（yǐ）手指感知（zhī）是否鬆動和拉杆斷裂開動。

（2）采用特別設計的螺（luó）栓拉拔器對高強螺栓預張拉進行（háng）檢測。

索夾螺栓預緊力檢測複擰

抽取1-11#和1-5#兩處主纜開（kāi）裂位置對應的索夾高強螺栓進行檢測，檢測結果（guǒ）如下表所示。從檢測結果可以（yǐ）看出（chū），高強螺絲均存在較大的預緊力衰減（jiǎn），大部分螺絲預緊力剩餘（yú）值不及設計值的50%，按實際施工施（shī）加的力值計（jì）算（suàn），部（bù）分螺栓實際衰減比例高達80%以上。

索夾螺栓（shuān）預緊力同步複擰

索夾預緊力補足（zú）緊固

索夾螺栓軸力下降導致索（suǒ）夾與主纜間的摩擦力不足造成滑移，需對（duì）高強度螺栓的預拉力（lì）進行（háng）複擰補足。

（1）張（zhāng）拉設備。采用的張（zhāng）拉設備（bèi）為液（yè）壓（yā）螺栓拉拔器，根據螺栓數（shù）量（liàng）最多情況準備多（duō）台設備（bèi）同時工作。

（2）螺栓預緊力緊固實（shí）施。大（dà）橋索夾為銷（xiāo）接（jiē）式索夾，對一個索（suǒ）夾的全部（bù）螺栓進行（háng）同步張拉。同步張拉到預設值後，以對稱（chēng）方式對全部索夾螺栓用自製扳手將螺母擰緊，施（shī）擰人在張拉試驗和張（zhāng）拉施（shī）工中必須為同一操作者（zhě）。

（3）液壓螺栓拉拔器完（wán）成索夾螺栓緊固補充後，使用特製螺栓拉伸（shēn）器監控、檢查索夾螺栓軸力，發現局部軸力下降值過大，應及時補充軸力（lì），預緊螺栓，使軸力滿足要求，確保施工與結構的（de）安全。

橋梁索體係特殊檢測技術