桥梁安全的另一条生命线:检修通道设计的通用要求

桥梁安全的另一条生命线:检修通道设计的通用要求

首页模拟经营桥梁构造者2桥梁专家更新时间:2024-08-02

前言

随着我国经济社会的快速发展,交通路网日益完善,越来越多的桥梁工程投入使用。桥梁在服役过程中,由于受到诸如施工缺陷、材料退化、极端荷载和偶然事故等各种内外因素的作用和影响,结构安全性不能得到完全保障,需通过桥梁检查和维护工作等确保运营安全。一些早期修建桥梁或结构复杂的桥梁由于自身构造特点和周边环境影响,实现不了对关键构件的便捷维护,导致存在检修的盲区和风险,往往成为桥梁产生问题的关键点。在建设期或运营期完善桥梁养护检修通道可以在一定程度上解决上述维养难题,保障桥梁安全,因此,养护检修通道也可称作桥梁安全的另一条生命线,需要引起各相关方的足够重视。

国内目前尚没有针对性地设计规范,相关桥梁设计规范中虽然给出了养护检修通道设置的基本原则,但并无可遵照执行的细节设计条款。本文作为系列文章的第一篇,结合以往项目经验,尝试对养护检修通道布置范围、设置要求、构造细节以及荷载取值等方面进行归纳总结,给出推荐性做法,供桥梁养护设计人员参考。

什么是桥梁养护检修通道?为什么要设置养护检修通道?

本文所提的养护检修通道特指设置在桥梁上的检查爬梯、检查平台等,为桥梁养护作业人员抵近检查、维养工作提供通行和作业平台的固定设施,不包括临时性检修平台设施及桥下养护通行道路。

不同形式的桥梁结构存在不同的检修盲区,情况如下所述:

1)梁式桥的检修盲区主要表现在缺乏进入箱梁内部的检修通道、大跨径变截面梁桥截面高度超过常规桥检车可达范围、山谷高墩及海中桥墩缺乏直达通道。

2)拱桥的检修盲区主要表现在高耸位置的拱圈及立柱、细长吊杆等缺乏检修通道或抵近手段。

3)斜拉桥检修盲区主要表现在高耸索塔、细长斜拉索、水中淹没的下部结构等缺乏抵近手段。

4)悬索桥与斜拉桥同属缆索体系桥梁,检修盲区情况类似。

规范要求

现行桥梁设计规范中给出了养护检修通道设置的一些基本原则,具体如下:

《公路工程技术标准》JTG B01-2014

第6.0.1款明确:“桥涵应按照安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则,考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素,进行全寿命设计。桥涵应设置维修养护通道,特大桥和大桥应设置必要的养护设施。”

《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2015

第3.1.8款明确:“公路桥涵应考虑养护需要,按照可到达、可检查、可维修和可更换的要求进行设计。第3.8.1款中明确:桥涵应设置维修养护通道。特大、大桥应根据需要设置必要的检查平台、扶梯、内照明、人口井盖、专用检修车等设施;需借助墩顶作为检修平台时,桥墩应根据需要设置安全设施。”

《公路桥涵养护规范》JTG 5120-2021

第1.0.4款明确:“公路桥涵养护应包括下列主要内容:7设置必要的检修设施。”

《城市桥梁设计规范》CJJ 11-2011

第9.7.1款明确:“特大桥、大桥宜根据桥梁结构形式设置检修通道及供检查、养护使用的专用设施,并宜配置必要的管理用房。”

《城市桥梁养护技术标准》CJJ 99-2017

第5.9.1款明确:“斜拉桥宜配备下列缆索辅助养护设施:1可沿索体移动的检测缆车或检测平台。高度较低的索可采用伸臂式桥梁检测车或登高作业车代替。2锚头或锚室的检测平台。3由桥面到达缆索与锚室检测平台的人孔以及扶梯。”

基本规定

根据实际桥梁工程需求,对养护检修通道的设计基本规定和要求建议如下:

1)养护检修通道作为桥梁重要的附属设施,应根据现场实际条件进行灵活布置,遵守适用、安全、经济、美观、耐久的原则进行设计。

2)应重视爬梯和平台的布置和衔接方式,方便养护人员安全通行和在平台开展工作。

3)养护检修通道不应侵入桥下或桥面上的交通净空限界,不得影响桥梁的正常使用功能。

4)应在醒目位置设置必要的限重及警示标志,防止无关人员进入养护检修通道。

5)检查平台紧邻铁路时,临近侧宜设置防抛网。

6)检查平台和爬梯结构材料宜选择普通钢材,并进行防腐涂装耐久性设计。

7)增设养护检修通道时,应对既有结构和构件的承载能力和安装空间进行评估。若其承载能力不满足要求,则应采取加固措施。

设置范围与位置

为贯彻“可到达、可检测、可维修、可更换”的设计理念,充分综合桥梁管养部门需求、行业发展和以往项目经验,总结形成重点设置部位,如下表所示:

表1 ; 桥梁养护检修通道重点设置部位

设计计算

参考规范

对于一般采用钢结构的公路桥梁永久养护检修通道,设计计算参考的规范包括:

1)《公路钢结构桥梁设计规范 ;》JTG D64-2015

2)《钢结构设计标准》GB 50017-2017

3)《固定式钢梯及平台安全要求》GB4053.2-2009

设计荷载

01

检修平台

设计荷载应考虑均布加集中荷载。

荷载取值设计参考《固定式钢梯及平台安全要求》GB4053.2-2009规范,整个平台区域均布活荷载3.0kN/m2,同时应能承受不小于1kN集中载荷。在设计荷载作用下,除钢材应力满足规范要求外,建议挠度一般应不超过10mm,且不超过其跨度的1/200。

02

钢直梯

钢直梯按其上端承受2kN垂直集中活荷载计算,高度按支撑间距选取,无中间支撑时按两端固定点距离选取。梯梁在任何方向上的挠曲变形应不大于2mm。踏棍设计荷载按在其中点承受1kN垂直集中活荷载计算,挠度不大于踏棍长度的 1/250。

03

钢斜梯

水平投影面上的均布活载荷标准值应不小于3.5kN/m2,踏步中点集中活荷载应不小于1.5kN,梯梁在竖直方向上的挠度应不大于其跨度的1/250。

04

防护栏杆(含检修平台和钢斜梯)

防护栏杆安装后顶部栏杆应能承受水平方向和垂直向下方向不小于890N ;集中载荷和不小于700N/m均布载荷。在相邻立柱间的最大挠曲变形应不大于跨度的1/250。水平和垂直载荷以及集中和均布载荷均不叠加。中间栏杆应能承受在中点圆周上施加的不小于700 N水平集中载荷,最大挠曲变形不大于75mm。

端部或末端立柱应能承受在立柱顶部施加的任何方向上890N的集中载荷。

构造设计

养护检修通道的通用结构包括检查平台、钢直梯、钢斜梯、防护栏杆、后锚固连接以及钢材连接部分,宜符合下列规定:

01

检查平台

检查平台内行人净空按矩形控制,净高不宜小于1.5m,净宽不宜小于0.7m,在此基础,兼顾检修便利性。

02

钢直梯

单段钢直梯高度宜为6m,超过10m时应分段设置,并设置梯间平台,梯段水平交错布置。梯段高度超过3m时应设置安全护圈。直梯支撑间距不应超过3m,通行净宽度宜采用400~600mm,踏棍间距宜采用300mm。

03

钢斜梯

钢斜梯与水平面的夹角应在30°~75°范围内,优选倾角为30°~35°。单段钢斜梯梯高宜为5m,超过6m时应分段设置,并设置梯间平台,梯段水平交错布置。通行净宽度宜采用600~1000mm,踏板间距宜为225mm~255mm。

04

防护栏杆(含检修平台和钢斜梯)

当1.2m≤距基准面高度<2m时,防护栏杆高度应不低于900mm;当2m≤距基准面高度<20m时,防护栏杆高度应不低于1050mm;当距基准面高度≥20m时,防护栏杆高度应不低于1200mm。横梁净距应不大于500mm。立柱间距应不大于1000mm。

05

后锚固连接

支撑结构与既有混凝土结构的锚固形式宜采用定型锚栓、抱箍连接等。与钢结构的连接形式,宜采用焊接、栓接连接。

06

钢材连接

对于露天施工的锚固三角撑、检查平台、检查爬梯、检修栏杆、吊篮等钢构件可采用对接坡口焊、角焊缝连接,也可采用螺栓连接;对于空气不流通的施工现场,除锚固三角撑及必须现场施焊的部件,其余各钢构件之间连接宜采用工厂预制加工,现场螺栓组装、紧固的方式,以减少二氧化碳及其它有害气体的影响,增加施工安全性。

防腐涂装

养护检修通道一般附着在桥梁构件外表面,暴露于环境中,大部分采用钢结构构件,因此防腐问题需重视。钢材防腐推荐参照现行《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》(JT/T 722)有关规定要求,按照地区腐蚀环境及使用年限等综合确定涂装方案。

参考资料

[1]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵设计通用规范:JTG D60-2015[S].北京:人民交通出版社,2015.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.固定式钢梯及平台安全要求:GB 4053-2009[S].北京:中国标准出版社,2009.

[3]白金超,张澎涛.桥梁检修条件现状调查与设计对策研究[J].结构工程师,2015(8):32-37.

[4]孙莉.公路桥梁永久检修通道的总体设计[J].工程与建设,2018(4) : 523 -525

END

作者简介

王艳博,男,1989年生,中级工程师,学士,毕业于北京交通大学土木工程专业。现就职于中交公规院土木检测维护分公司,主要从事桥梁维修加固、桥梁施工监控等方面工作,参与南京二桥、江阴大桥、嘉绍大桥等多座桥梁养护检修通道设计。

来源: 王艳博 交通智维

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