上海卢浦大桥全长8722米,采用一跨过江,主跨直径达550米,建成时是世界最大跨度的拱桥,现在是世界最大跨度的钢箱拱桥。
大桥于2000年10月开工建设,2003年6月28日建成通车。日前,卢浦大桥迎来了通车运营20周年纪念日,也收到了一份特殊的庆生礼——完成了建桥以来的首次结构性维修。
“建成通车以来,历经20年的高负荷运行,大桥水平拉索系统、除湿系统、内表面涂装、边跨排水等先后出现缺陷和病害。”上海市政总院卢浦大桥大修设计负责人王瑞龙介绍,作为首次开展的特大跨径钢结构拱桥维修工程,工程项目团队将过往经验与现代智慧结合,针对工程重难点,做到“一分项、一方案、一优化”。
据悉,近年来,卢浦大桥已完成多次维修:2016年,水平索锚头整治;2017年,路面铣刨加罩;2018年,外涂装维修以及景观提升。而此次维修主要增强主体结构的防护,更换寿命到期的附属设施组件,“这对于确保大桥主体结构的使用安全和百年设计使用寿命十分关键。通过此次大修,进一步提高桥梁结构稳定性、提升桥梁外观形象、强化智慧数字化特性。”王瑞龙说。
“马鞍形”托架除隐患
20年前承担卢浦大桥设计任务的上海市政总院,此次又当仁不让地肩负起结构性大修的重任,为大桥“强身健体”。对大桥结构如数家珍的项目团队首先关注的是横向贯穿于桥面及桥体的16根水平拉索。
这16根水平拉索被称为卢浦大桥的“生命索”。作为建在软土地基上的世界第一钢拱桥,必须解决桥梁结构向两端的水平推力问题。据悉,当时负责卢浦大桥设计的我国著名桥梁设计大师林元培采取了中承式系杆拱桥桥型,依靠系杆的水平拉力来平衡拱的水平推力,使系杆的拉力与拱的推力始终处于一种平衡状态,正是这16根水平拉索成功平衡了拱肋近2万吨的强大水平推力。
然而,饱经多年风霜,用于支撑水平拉索的竖向托架产生易脱空、损坏的情况。此次,上海市政总院项目团队发挥其强大的研发能力,研制出的可调节高度的“马鞍形”托架,由单点接触调整为面接触,显著增加了承重面积,确保竖向托架不脱空,降低了因托架稳定性造成的安全隐患。
此外,原卢浦大桥施工时检修道采用了完全“封死”的焊接式钢面板,开启较为困难。通过这次维修,对检修步道进行“开启”式改造,为大桥水平拉索的可视化巡检提供便利。
24小时高效“祛湿”
作为世界上首座全焊接的全钢拱桥,注意防锈问题也是卢浦大桥延缓退化、保障安全的关键所在。其中,随着桥梁使用年数增加,桥梁内部“湿气”会影响桥体的整体安全质量,必须始终保持“祛湿”的效率。针对除湿设备老化、除湿效果下降的现状,上海市政总院通过优化送风回路、增换除湿设备,实现开机24小时,确保桥内湿度控制在45%以下,达到良好的除湿效果。“根据我们研究发现,当桥内湿度低于45%的时候,即使不用防锈涂料,也不会出现大面积锈蚀。”王瑞龙说。同时,采用设备分拆运输、桥内组装的施工方式,42台除湿机,每台定制7组模块化组件,分批送入桥梁内部进行组装,有效解决人孔尺寸受限、整机难以进入的问题。
桥梁内部重新涂刷涂料也是防锈的有效手段。针对密闭空间内涂装难度大、黄浦江施工环保要求高的特点,内涂装材料使用水性涂料,不含苯类等有害溶剂,在符合技术性能的同时,秉持绿色理念,满足环保要求,保障施工人员的健康,有效降低燃爆风险,避免消防隐患。
此外,维修工程还结合数字化设计,基于人脸识别技术,搭建安全监管平台,团队自主研制移动视频监控装置和环境监测装置,对梁内、拱内施工区段的氧含量、粉尘浓度、有毒有害气体浓度等进行24小时远程监测,全面提升管理水平和效率。