G20西流高架桥维修加固工程

一、工程概况

二、实施内容

（一）先进的加固技术

伴随监测原理

体外束张拉过程中开展伴随监测

（二）优秀的管理模式

二、实施效果评价

三、主要亮点和典型经验

旧桥加固技术

伴随监测技术

（三）EPC总承包模式

四、推广意义

黄山市G330太平湖大桥危旧桥梁改造工程

一、工程概况

太平湖大桥位于G330洞合线上，为单索面独塔钢筋混凝土斜拉桥，建于1996年，桥梁全长384米，桥面全宽18.2米，桥跨布置为190米+190米，全桥设27对单面斜拉索，采用塔梁墩固结体系。

黄山市公路管理服务中心（以下简称黄山中心）依据《安徽省交通运输厅关于印发进一步提升公路桥梁安全耐久水平暨危旧桥梁改造行动实施方案的通知》等文件要求，加强隐患排查，利用安徽省公路资产养护平台建立“十四五”危旧桥梁改造基础工作台账桥梁共167座，其中拟采用专项养护工程实施的154座纳入全省“十四五”项目规划库，太平湖大桥就属于其中一座，率先按照“三年储备，一年计划”方式推动规划库项目科学决策和改造实施。

黄山市G330太平湖大桥危旧桥梁改造工程由安徽省公路管理服务中心、黄山市公路管理服务中心组织实施，检测设计科研单位为中路高科交通检测检验认证有限公司、上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司联合体，实施单位为中交特种工程有限公司、中交公路规划设计院有限公司联合体，2023年7月太平湖大桥危旧桥梁改造工程完工。

二、实施内容

项目经过养护需求分析、特殊检查、设计、试换索科研、施工等工作步骤，历经项目规划、储备、审核、建议多个项目库阶段，最终计划工程项目维修加固主要包括斜拉索防护及拉索减振护罩更换及伸缩缝更换、桥台加固换填处理、变形防撞护栏更换等工程内容，此外还开展了增设自浮式CRF防撞设施和升级改造既有结构健康监测系统等工作。

（一）养护需求分析

历年桥梁定期检查报告发现，本桥自2012年至2021年桥梁技术状况逐年下降，其中总体技术状况由2类桥（82.8分）降至接近4类桥（64.1分），上部结构由3类（75.4分）降至4类（58.6分），该桥主要病害为上部结构斜拉索防护及减振设施缺损、局部梁体开裂、桥面系伸缩缝破损挤出、下部结构桥台开裂等。另外桥梁所处航道为高等级航道且缺乏防船撞设施，同时多年前实施的结构健康监测系统及传感器损坏亟待升级，因此本桥在全省公路危旧桥梁改造台账中分类同时属技术状况较差桥梁（台账1）和船舶碰撞桥梁隐患治理三年治理台账桥梁（台账5），同时也被交通运输部列入实施结构健康监测系统桥梁清单，养护需求分析结论是急需从规划项目库中提出，综合开展危旧桥梁改造工程科学决策和前期工作。

本桥危旧桥梁改造工程实施的难点主要是如何确定是否更换斜拉索。经对同期天津永河大桥等全国22座斜拉桥拉索换索工程调研，拉索使用年限介于6—24年，平均使用年限15年，远低于现行《公路工程技术标准》规定的20年使用年限，本桥当时虽已运营25年，为超龄服役斜拉桥，且该桥斜拉索技术状况较差，但是地处皖南山区二（a）类别较好环境和中等交通量国道上，仍有必要对该桥开展特殊检查和试换索研究，评估斜拉索的锈蚀状况、疲劳状况、剩余使用寿命等，并为省内铜陵长江大桥等几座同时代不同运营环境的斜拉桥养护工程实施提供借鉴。

（二）桥梁特殊检查

在已有定期检查的基础上，开展了拉索、混凝土、水下基础等专项检查，重点对拉索索力的历年变化情况、上下锚头的锈蚀状况、主墩基础的冲刷情况、塔梁混凝土裂缝和破损的发展和劣化状况进行了详细检查。

拉索索力和水下基础检查

（三）试换索科研

根据桥梁检测和结构计算结果，试换N5和S5两根拉索，换索期间进行了施工监控和荷载试验，换下的旧索开展了锈蚀、疲劳、力学等试验，进行了斜拉索继续使用年限等研究，其中通车条件下换索交通组织是实施过程科研中的难点。

试换索工艺流程

（四）设计

本桥采用了动态设计，包括维修加固、结构健康监测、墩台防船撞等设计内容。首先对已有病害的处治设计及试换索进行专项设计，然后根据旧索科研成果完善了全桥不换索设计方案，并根据桥台施工时所发现的新增病害情况动态调整优化了伸缩缝及桥台处治设计方案。墩台防船撞设计依据安徽省公路养护技术指引第9期《普通国省干线公路船舶碰撞桥梁隐患治理工程总体设计及典型方案图册》，并结合湖区航运实际情况开展。桥梁健康监测系统设计针对既有系统监测存在的问题，依据交通运输部《公路长大桥梁结构健康监测系统建设技术指南》，共享联动附近G3京台高速公路太平湖大桥相关监测设施开展设计。

（五）施工

维修加固工程包括全桥裂缝、破损缺陷等常规病害处治、桥台台背及台身病害处治、全桥混凝土预防性养护涂装、斜拉索护套修复、增设PVF缠包及抗火保护、斜拉索减振圈更换及防水处治、桥头两侧道路铣刨罩面、伸缩缝更换等。

耐火隔热带缠包

玄武岩纤维布缠包

中央墩增设CRF防撞设施

健康监测仪器安装

桥梁防船撞治理主要是在中央墩增设CRF防撞设施。桥梁健康监测系统工程包括温湿度、车辆荷载、风荷载、主力挠度、塔顶偏位、结构应变、振动、裂缝、伸缩缝、梁端转角等监测点布设。

三、实施效果评价

首先维修加固实施前，原桥存在斜拉索破损、伸缩缝破损、桥台严重开裂、阻尼器装置损坏等病害，桥梁处于总体技术状况评定接近4类（64.1分）和上部结构4类（58.6分）的较差技术状况，维修加固后，桥梁总体技术状况评定为2类（91.25分）且无3类构件的较好技术状况，再加上桥梁结构健康监测、墩台防船撞等工程实施全面提升了大桥安全防护水平。

其次在维修加固过程中发现桥台背墙长期微量碰撞挤压，均已成为5类构件，通过对它们的维修加固处治弥补了原桥设计主梁伸缩量不足的短板，解决长期存在的伸缩缝挤出破损养护难题；通过对该桥塔顶钟摆式阻尼装置的修复改造恢复提升了该桥抗震能力和抗灾韧性；全桥预防性养护涂装既有效封闭裂缝又克服了钢筋保护层厚度不均匀的难题，以上综合施策全面提升了大桥的耐久水平，为百年太平湖大桥奠定了基础。

最后本桥通过对试更换拉索的检测及研究，为斜拉桥超龄服役斜拉索的评估和使用提供了经验和做法，研究成果为日后斜拉桥他超龄服役斜拉索的管养提供理论基础和实践经验，为国内外其他超龄服役斜拉桥的养护维修提供典型经验。

四、主要亮点和典型经验

科学决策超龄服役斜拉索更换年限。

根据本工程经验，拉索使用年限超过设计使用寿命，可通过试更换典型斜拉索，来评估桥梁结构的安全性，如果通过试更换经评估后可继续使用，且技术状况良好，这样不仅保障了结构的安全，更节约了社会成本。安徽省公路管理服务中心组织交通运输部公路科学研究所和黄山中心根据本工程经验，并结合淮南凤台淮河大桥等几座同类型桥梁，正在在抓紧开展省重点科研项目《超龄服役斜拉索安全评估研究》科研工作，并准备编制出台团体标准《服役期斜拉索性能评价与维修更换技术规程》。

检测科研设计全过程系统结合的新模式

本工程科学决策和组织实施采用新模式，充分发挥省、市、县三级资金协同、审核协同和实施协同的优势，在安徽省内首次明确由原设计单位优先承担危旧桥梁改造工程设计，首次明确由检测、科研和设计联合体单位一揽子承担桥梁加固改造、船舶防撞治理和结构健康监测设计等，减少环节、节省了时间和费用，为工程动态设计奠定了基础。

根据检测和科研的成果判断是否开展全桥换索设计，根据桥台实际施工情况确定桥台维修处治设计方案，检测、科研与设计结合的维修加固方案，能够更高效准确的判断病害的成因，并采取更具针对性的设计实施方案，对工程的高效展开，有效维修加固和良好的经济性都具有较好的作用和可推广性。

科技创新提升危旧桥梁改造实施水平。

本工程检测阶段采用缆索机器人、雷达索力测试系统、无人机倾斜摄影、微波测振等先进技术对拉索及索塔结构病害进行检测；科研阶段采用力学试验-评估模型-实桥验证的思路开展拉索科学养护决策；设计阶段采用形变雷达、机器视觉、声纹定损等结构健康监测新技术，实现基于声纹定损的伸缩缝病害监测；施工阶段采用了分层设计斜拉索不同净空防护防火方案，斜拉索防火缠包采用玄武岩新材料和新工艺等，通过上述科技创新手段提升了危旧桥改造实施水平。

五、推广意义

该项目采用的试换索方式节省了资金，避免了盲目换索，评估工作扎实，值得推广。该项目具有很好的科研导向性，科研、检测和设计相结合的新模式可复制可推广。

媒体关注

《中国交通报》刊登了公司工程典型案例