三个阶段的蝶变与跃升——润扬大桥养护工作十五年

　　润扬长江公路大桥于2000年10月20日开工建设， 2005年4月30日正式通车，由江苏润扬大桥发展有限责任公司运营管理。润扬大桥是当时“中国第一、世界第三”的大跨径缆索体系桥梁，也是我国“十五”计划期间建成的一座最大的现代化组合型桥梁，联通京沪、沪蓉、沪宁、宁杭四条高速公路，连接扬州、镇江两座历史名城，对提高国道主干网整体交通效率、促进江苏沿江地区经济发展、加快推进区域城市经济一体化战略具有重要意义。

　　润扬长江公路大桥采取了悬索桥和斜拉桥相结合的组合桥梁形式。南汊桥为单孔双铰简支钢箱梁悬索桥，主跨1490m、边跨470m（无吊索）。北汊桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置是175.4m+406m+175.4m。两桥面均按双向六车道布置， 车辆荷载等级为汽车-超20级、挂车-120，设计行车速度100Km/h。

　　　润扬大桥的修建，无论在科研创新、施工装备，还是工程管理等方面，都为我国大跨径缆承桥建设积累了宝贵经验。

　　大桥通车15年来，一代又一代的管理者，秉承着建设者的先进理念和工作作风，像守护自己的亲人一样守护着大桥，努力向人民交出一份满意答卷。截至2020年底，大桥累积通行车辆1.86亿辆，断面单日最大交通量为13.02万辆。大桥通车15年综合检测评估的结果表明，大桥整体结构技术状况良好、性能安全可靠。

　　在这15年中,大桥的管养工作大致以5年为一个周期，分为基础期、发展期和提升期三个阶段。每个阶段管养工作的特点和重点有所不同，但总体看来是朝着更精细、更主动、更科学的方向不断进步。基础期的特点是夯实大桥管养基础,主要工作包括建立健全养护管理组织机构、完善养护管理规章制度、编制和应用大桥养护手册、配置和完善养护设备、完善大桥健康监测系统、开展大桥检测和日常养护等。发展期的特点是提高大桥管养能力,主要工作包括专项检测和专项维护、开展针对性科研、进一步加大养护设备投入和资金投入等。提升期的特点是全面提升大桥管养水平，主要工作包括提升大桥管养规范化水平、提升大桥管养信息化水平、开展预防性养护、开展前瞻性科研、开展养护品牌创建、加快养护队伍建设及人才培养等。

　　精准谋划 有备无患

　　润扬大桥的管养工作根据结构特点，涵盖了索塔、缆索、钢箱梁、桥面铺装、除湿系统、支座及伸缩缝、科研等方面。

　　索塔

　　索塔作为永久性钢筋混凝土构件，目前所做的养护工作主要为检测、检修通道维修、塔门更换及横梁上表面出新等。绕塔平台及爬梯等附属钢构件暴露于外界环境之中，易产生锈蚀、老化，但作为检修工作平台又十分重要，2019-2020年对两座桥的绕塔平台及爬梯等进行了系统性维修出新。塔体及锚室内设置了一些重要机电装置及散索后的裸露钢丝等，需除湿系统保持干燥，但这些仓室的密封门由于铰链变形、密封胶圈老化等原因而无法很好地密封，因此对所有的密封门进行了检修、更换，部分密封门更换为更轻和密封性更好的不锈钢门。北汊斜拉桥北塔13#墩位于航道之内，曾受到过往船只剐蹭，虽未造成严重后果，且建造之初也已充分考虑了防撞性能，但为了进一步降低风险，将船撞损失控制在可承受的范围之内，北汊桥主塔于2012年在两个墩承台增设了自浮式圆形截面复合材料防船撞设施。

　　缆索

　　缆承桥梁的缆索系统是大桥管养的重点，除了日常的检查、检测、监测以及专项的检测以外，重点对悬索桥主缆索夹螺杆进行了周期性检测和紧固、对悬索桥缆索表面密封系统进行了专项维护、改造了跨中索夹观察窗、开展了吊索更换科研和实践等。运营期主缆的防腐除了依靠除湿系统以外，主缆表面的密封尤为重要，而索夹部位的环缝和直缝密封胶老化不可避免，密封性能会逐年下降。因此，除了日常检修外，大桥于2019-2020年对主缆表面密封系统进行了系统性全面维修，恢复其密封性能。2017年，悬索桥一根吊索因桥面车辆火灾事故而受火损，相关人员随即组织了专项检测和评估，开展了长吊索更换技术的研究，并于2019年组织完成了火损吊索的更换。该更换方案的主要特点是不中断交通、微扰动和长短索普适。由于建设期在吊索下耳板上预留了两个耳孔，因此吊索更换时可将其作为辅助索的耳孔，在旧索（一个吊点为两根吊索）的两侧各增设一根临时吊索。通过这种巧妙的设计，可以将旧索拉力转移给该吊点的其他三根索，释放旧索销轴内力，从而完成旧索的拆除。拆除和安装过程仅需占用桥面一个车道和应急停靠带，桥面作业时间不超过15天（无不利施工因素甚至可以缩短至10天以内）。此外，在拆除和安装过程中，技术人员还实施了相应的监测。结果显示，邻近吊索索力变化较小，更换完成后新旧索索力变化小于2%、邻近吊点的索力变化小于5%。由于仅需在单个吊点实施作业，邻近吊点无需任何施工操作，因此该工法理论上适用于任何位置的长、短索更换。

　　　钢箱梁

　　钢箱梁养护的重点主要放在了表面防腐、疲劳裂纹的处治以及检测监测方面。钢箱梁内部的防腐主要依靠除湿系统保持梁内干燥,外部表面主要依靠涂装防腐,局部的损伤或缺陷及时修复。目前,润扬大桥钢箱梁表面涂装总体良好,未出现大面积涂层脱落和锈蚀,涂装的底漆和封闭层仍然保存完好。但面层漆已经出现粉化现象,计划涂装出新。

　　疲劳裂纹主要集中在钢桥面板、U肋和横隔板交界的部位,还有U肋嵌补段。两座桥钢箱梁疲劳裂纹总和未超百条,总体仍处于萌芽期。大桥管养高度重视钢箱梁疲劳裂纹的检测工作,目前研发的智能全自动巡检机器人已进入实桥组装和调试阶段,可以实现疲劳裂纹的自动检测、智能识别和跟踪分析,大大提高检测效率、检测精度和分析水平。

　　桥面铺装

　　桥面铺装的养护主要经历了三个阶段。

　　第一个阶段是小修保养阶段，属被动养护，起止时间为2011年-2016年。2011年大桥标准轴载累计当量轴次达到1200万次，达到原桥面铺装的设计轴次，钢桥面铺装的常见病害开始逐步显现，但仍维持在零星状态。由于双层环氧铺装养护存在施工难度大、养生周期长、质量难保证的问题，技术人员开发了钢桥面铺装多级指标评价体系和网格化养护决策技术、钢桥面铺装快速日常维养技术和快速养护相关材料。

　　第二个阶段是大中修阶段，属主动养护，起止时间为2017-2020年。这个阶段随着轴载增加、环境影响、铺装自身的缺陷等多种因素叠加，桥面铺装病害逐渐连点成片。相关人员组织研发并实施了高韧冷拌树脂大中修方案和配套技术，进行十米、百米级的大中修。该方案具有施工难度小、养护快速化、病害概率低的优点。截至目前已使用5年，尚未出现明显病害。此外，大桥还组织研发和实践了“超精铣刨+复合树脂薄层罩面”钢桥面预防性养护技术，也取得了不错的效果。

　　第三个阶段是协同铺装体系技术研究与工程示范阶段，属全寿命周期预防性主动养护，起始时间可从2018年算起。在此期间开展了树脂连接型超高性能混凝土（RBPC）的试验和半幅全桥长钢桥面铺装重置工程，目标是同时解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装结构耐久性不足两大难题。该方案的主要优点是高强度、无铆钉和全寿命周期成本相对较低。2018年，在悬索桥上游半幅四分之一跨位置，实施了140米的试验段；2020年，在斜拉桥上游半幅全桥长，实施了整体铺装重置工程。目前，试验段使用已超2年，铺装层保持完好，无脱空无裂缝。跟踪监检测结果表明，钢桥面板应变降低30%、肋间挠度减少40%、应力幅下降50%，起到了铺装和钢桥面板的协同作用。斜拉桥上游半幅全桥长RBPC铺装重置工程历时42天，在大桥半幅双向通行条件下圆满完成，并且RBPC的浇筑为整体连续浇筑，没有接缝，现已进入监测阶段，后期将进行持续跟踪监测和评价。

　　除湿系统

　　润扬大桥是国内首座应用除湿系统的大跨径缆承桥梁，建设之初采用的是日本成套设备和技术。随着使用年限的增长，加之使用环境的影响，设备维护维修成本日渐增长，防雷、远程监控、数据分析与共享等功能也不够完善。因此，大桥于2017年组织实施了除湿系统升级改造项目，使用国产件替换了易损构件，增加了防雷功能，湿度控制标准可调，运行状态可远程监控，实现了自主维护。

　　支座及伸缩缝

　　支座及伸缩缝等附属设施的养护关键在于日常，需要经常检查和维护。在大桥运营期间，2014年实施了悬索桥抗风支座更换及竖向支座维护工程；2020年启动了斜拉桥竖向支座更换项目。2008年，针对悬索桥伸缩缝位移箱一端位移控制弹簧损坏率过高的问题，相关人员进行了技术改进，增加了限位带，使得伸缩缝整体变形更加协调，从而将位移控制弹簧损坏率降低了60%，在降低养护成本的同时，也能够延长伸缩缝使用寿命。目前伸缩缝使用已超过15年，技术状况保持良好。2020年，为延长伸缩缝使用寿命，降低全寿命周期养护成本，两座桥对伸缩缝实施了中修，以较低的成本对各易损构件和已变形构件进行了系统性更换和维修。

　　用智慧养护大桥，用科学守护平安

　　从成桥至今，润扬大桥健康监测系统一直发挥着重要作用。2010年江苏交通控股牵头组织成立了江苏省长大桥梁健康监测中心，润扬桥为首批接入的桥梁。2019年完成了健康监测系统的升级改造工作。在2020年开展荷载试验的过程中，技术人员利用健康监测系统对试验荷载条件下桥梁的变形、索力等数据进行了专题分析，对荷载试验单位的检测数据进行了同步校核。在斜拉桥半幅RBPC重置工程实施的过程中，健康监测系统可随时监控桥梁在不平衡荷载条件下的变形和索力变化，防止桥梁出现过度严重的不良变形。此外，在极端气候来临时，健康监测系统能够及时报告桥面温度、桥区风速、振动频率等重要数据，为大桥的安全运营提供了数据保障。

　　润扬大桥通车运营十五年来,本着求真务实、研以致用的态度,共组织开展了近20项科研,取得了丰硕成果。其中“江苏大跨径钢桥环氧沥青铺装养护关键技术研究”获得了中国公路学会科学技术奖一等奖、“桥梁缆索腐蚀、断丝无损检测技术研究”获得了中国公路学会科学技术奖二等奖、“长大跨桥梁结构状态评估关键技术与应用”获得了江苏省科学技术奖一等奖和国家科学技术进步奖二等奖。

　　今后，润扬大桥将继续坚持科学有效的管养思路——以先进养护技术为支撑，针对不同构件并结合大桥运营需求，实施针对性养护策略。以构件性质分：对于不可更换的永久性构件，实施预防性管养，防范各类病害的发生和发展；对于可更换的长寿命构件，实施科学精准管养并进行科学评估，延长其使用寿命，降低全寿命周期的养护成本；对于损耗性短寿命构件，探索使用新材料、新工艺，努力将其变为长寿命构件。以大桥运营需求角度看，应当再在大桥结构安全的基础之上探索高效养护技术，减少养护对桥梁交通功能的影响：一是快维修思路，采用新材料、新工艺、提高机械化养护水平；二是免维修思路，将经常需要维修的损耗性构件改造为长寿命构件；三是预防性思路，主动预防预警、被动防护减损、快速处治止损；四是智慧管养思路，信息结构化、决策智能化、养护科学化。除此之外，大桥管养的人才培养也是必须要同步开展的工作，一方面要注重技术成果、运维数据和管理经验的积累；另一方面要培养精益求精、不断进取的大桥养护文化。规划与相关教育培训机构及产业单位合作，结合大桥的管养实践，对管养人才进行大桥管养全产业链、模块化教育培养，确保大桥管养人才不断链、管养事业有传承。

　　展望未来，润扬大桥将继续坚守“奉献社会、服务人民”的初心，秉持“责任、发展、卓越、共享”的价值观；按照“苏式养护”科学、创新、精准、务实的理念，继续探索运营期大跨径缆承桥的本质规律，全力保障大桥“构件可靠、部件耐久、结构安全”，努力实现大桥“安全百年、畅通百年、事业传承百年”的总体目标。

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