【52监测网讯】第161期 深中通道桥梁智能化维养设备研究
 52监测网专家报告分享-第161期 《深中通道桥梁智能化维养设备研究》 邱廷琦 成都市新筑路桥机械股份有限公司 目录 一、项目概况 二、维养需求及研究目标 三、检测维养技术措施研究 四、未来展望 内容介绍 一、项目概况 项目简介 深中通道工程项目总长约24公里，是我国继港珠澳大桥之后的又一项世界级的“桥、岛、隧、地下互通”集群跨海交通，规模空前、建设条件异常复杂、综合技术难度再上新高。 工程包括：两岛人工岛，伶仃洋航道桥（悬索桥，主跨1660米），中山大桥（斜拉桥，主跨580米）。梁型有钢箱梁、混凝土箱梁。
钢结构桥梁运营过程中常见的现象主要有钢结构腐蚀、焊缝疲劳缺陷、螺栓松动等现象，索承结构防护层损坏等，因此有必要在桥梁设计初期考虑全寿命周期内的养护。需要有设计完备的养护平台。 二、维养需求及研究目标 维养需求分析：需要检修维护的主要区域
1、索塔、桥墩等维养需求分析 深中通道中有中山大桥索塔、伶仃洋大桥索塔以及非通航孔高墩，需要充分考虑后期运用过程中维护保养的要求。 索塔一般采用混凝土塔，一般情况下混凝土结构可以免维护，但需要进行裂缝扩展及风化情况、缆索锚头锈蚀情况等的检测。
2、缆索维养需求分析 既有悬索桥主缆检查发现主要问题包括：
斜拉桥的斜拉索也存在同样的问题，同时锚固区域也存在病害的可能性。 中山大桥为斜拉桥、伶仃洋大桥为悬索桥，需要进行防腐保护。 3、梁体（钢箱梁、混凝土梁）维养需求分析 深重通道桥梁梁体主要为钢箱梁，还有少部分混凝土箱梁。目前常见的钢箱梁典型病害有：涂装劣化损坏；钢箱梁锈蚀；疲劳开裂；吊索、拉索锚固区域病害；
混凝土箱梁一般是免维护设计，但也需要进行表面裂纹、风化的检查，以及预应力区域、锚固区域等部位的检查需求； 4、附属设施（伸缩装置、支座、护栏）维养需求分析 除了桥梁主体结构外，其关键附属设施的维护状况也直接影响到桥梁的使用效果，如桥梁伸缩装置、支座等。 • 桥面伸缩装置一般使用寿命为10~20年； • 露天且受车轮冲击和磨损、超载等情况，需要检修维护； • 桥面以下的承载和位移控制系统需要进行定期的检查 • 需要伸缩装置底部具有可达可维的结构和空间。
• 桥梁支座可能会存在防护涂装损坏、锈蚀、混凝土垫石损坏等病害，需要桥梁支座周围具有可达可维的条件。 • 桥面护栏、路灯等结构的检修维护比较方便，一般采用桥面车辆即可进行维护。 研究目标
三、检测维养技术措施研究 维养分类
梁外检测维养技术措施 主要完成的研究内容
深中通道包括伶仃洋大桥、中山大桥、110m非通航孔桥、50m非通航孔桥、岛桥结合段40m跨径非通航孔桥和陆地引桥。 研究过程中，对国内常用检查车类型进行了调研；结合各桥梁段的特点，确定了各桥梁段所使用的检查车类型如下：
1）中山大桥外检测维养技术措施 中山大桥采用双塔双索面斜拉桥结构，两端设置辅助墩形成110m+185m+580m+185m+110m的五跨结构。
方案对比后择优采用A类梁外检查车+B类梁外检查车的方式进行钢箱梁外侧检测维养。 主塔之间使用A类检查车，边墩与主塔之间使用B类检查车； 其中A类检查车位梁外不过墩检查车，B类检查车位梁外过墩检查车。
• A类梁外检查车不需要过墩，整体结构外形与梁底外形相近，结构布局如下图。主要组成部分有：驱动箱、龙门架、桁架、斜拉索、上下桥通道、驻车拉索等。随车特设有上下桥通道。 • 该类梁外检查车悬挂在梁底提前设置的轨道系统上，由驱动箱驱动行走，进行梁底全断面检修。 • 还可以利用A类梁外检查车对主塔处的支座及主塔之间的阻尼器进行检测维养。
• B类梁外检查车的整体结构布局如下图。外形同梁底外形相似，主要组成有：驱动箱、桁架、龙门架、护栏、斜拉索、油缸等。 边墩处的伸缩装置、支座，辅助墩处的支座，辅助墩与主塔之间的阻尼器及主塔处的支座检修，均可使用B类梁外检查车。
为保证B类梁外检查车过墩时不与梁底干涉，两端的桁架结构进行了可变幅设计。检查车正常检修作业时，整体外形与梁底外形仿形；回转过墩时，两端的桁架可通过驱动机构放平，完成过墩后抬起复位。可以提高检修效率，减少成本。
2）伶仃洋大桥梁外检测维养技术措施 伶仃洋大桥为悬索桥，采用580m+1666m+580m双塔三跨结构。 主塔处桥面下方有足够的检查车通行空间，方案对比后择优采用两台同类型检查车进行钢箱梁外侧检测维养。考虑检修效率、作业面大小、相互救援等因素，设2台检修车，过渡墩之间按桥梁中心线划分为两个区域，每台检查车检修一个区域。
检查车作业时需穿过主塔；桥塔处桥梁断面宽度小于标准断面宽度，所以在穿过主塔时，检查车需要改变自身长度。方案对比择优后使用两端旋转的方式改变检查车自身长度。 该结构比伸缩方式结构更轻，人员空间更大。
伶仃洋大桥梁外检查车的整体结构布局如下图。主要组成有：驱动箱、桁架、龙门架、斜拉索、驻车拉索、护栏等。
过度墩处的伸缩装置、支座、主塔处的横向抗风支座、阻尼器，均利用检查车进行检测维养。
3）梁外检测维养技术措施创新点 中山大桥与伶仃洋大桥梁外检测技术措施中的创新点
中山大桥与伶仃洋大桥梁外检测技术措施中的创新点总结如下：
梁内检测维养技术措施 主要完成的研究内容:
主要研究成果 1）梁内检查车布局研究
• 伶仃洋大桥梁内检查车布局 • 伶仃洋大桥泄洪区梁内检查车布局 • 中山大桥梁内检查车布局 2）梁内检查车总体效果图
3）检查车车体主要结构介绍
4）电源系统选型 5）智能监控系统研究
• 视频监控系统； • 智能避障； • 无线遥控 • 数据传输系统 6）人性化设计 伶仃洋大桥主缆检测维养技术措施 主要完成的研究内容
主要研究成果 根据伶仃洋大桥主缆结构特点，设计了一款轻便、安全、可靠的主缆检查设备。主缆检查设备应具有以下功能：
该主缆检查车的主要部件包括：梁架总成、行走轮总成、主缆检修平台、翻板总成、护栏、设备箱、电器柜、电源等。 中山大桥斜拉索检测维养技术措施 主要完成研究内容：
主要研究成果 根据现有的养护规范、标准及典型大桥养护手册，确定了中山大桥斜拉索必不可少的定期检查项目主要包括：①索力检测；②斜拉索锚固区检查；③外观检查；④内部无损检查等； 针对检测出的病害还需要及时的维修。 ① 索力检测； 从实际工程上来看，斜拉索索力常用检测方法包括振动法、千斤顶法、锚索计法，方案对比后择优采用振动法进行索力检测，并对由振动法检测产生怀疑的拉索采用千斤顶法进行校核。 上述检测方法具有较好的可达性，一般在桥面附近即可完成。 ② 斜拉索锚固区检查； 对斜拉索锚固区的锚头、阻尼器等，由于检查人员可以从桥面或索塔内部直接到达检查部位，利用相应工具进行检查及维修，检查成本相对较低，检查过程几乎不会干扰正常交通。 ③ 望远镜、无人机等； ④ 内部无损检查 斜拉索外观及内部的检测，较高处的斜拉索外观检测及内部无损检测，检测人员无法直接到达，需要专用的检修设备进行检测。存在病害时，还需借助专门的设备将人和维修设备运送至指定位置。
索塔、桥墩检测维养技术措施 主要完成的研究内容
主要研究成果 中山大桥和伶仃洋大桥索塔类型相同，外形相似；其内部可采用技术成熟的升降电梯进行检测维养，因此只需对索塔外部检测维养设备进行了研究。
1）中山大桥检测维养研究
2）伶仃洋大桥检测维养研究
3）陆地桥墩检测维养调研
四、未来展望 全生命周期设计
《深中通道桥梁智能化维养设备研究》 成都市新筑路桥机械股份有限公司 注：本内容仅供个人研学交流，版权归原作者所有 |
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