1、工程概况
乌江大桥是贵阳至遵义汽车专用公路跨越乌江的公路桥梁，是世界上已建成的第1座PFC吊拉组合桥（预应力钢筋钢纤维钢丝桥）。乌江大桥全长461m，该桥的总体布置见图1。桥跨布置为6 m+2x60m（斜拉桥）+168 m（吊桥）+2x60m（斜拉桥）+6m。本桥的主要特点是大跨、高墩、轻型结构。
大桥荷载设计标准为汽车-超20，挂车-120。抗震设防烈度为8度。最大水平加速度为0．2g。基本风速为：频率，1/10；最大风速，25 m/s。
悬索体系主缆由19股127丝
的无镀锌高强钢丝经过挤缆缠丝形成。单根长度为475．65m，直径
275 mm。重179．1 t。主缆矢高28．8 m，矢跨比
。吊索采用带PE套的85
5平行钢丝（中间短索采用钢棒代替），索距6m，全桥共27对。
斜拉体系为双塔双索面对称布置，索距6m，全桥共40对。斜拉索采用19根无镀锌7
5低松弛钢绞线，外用PE+PU两层索套防护。每根斜拉索在主塔上设置的鞍座上转向。两端锚固在加劲梁上采用单索张拉工艺施工。加劲梁采用预应力钢纤维混凝土薄壁箱梁结构（具体构造见图2），顶板厚度为14 cm，底板厚度为12cm，箱内顶底板呈格构布置。顶底板通长预应力束采用7
7平行钢丝，短束采用7
5平行钢丝。
1997—11该桥建成通车，虽然运营至今未曾发生因桥梁病害而引起的安全事故。但是目前桥梁各部分已存在不同程度的病害。为确保该桥营运安全，延长其使用寿命，充分发挥其经济效益，对该桥进行全面的结构检查和评定是十分必要的。
2、大桥结构检测与评定
2．1 大桥结构检测
2．1．1 主要检测内容
本次检测主要针对该桥的悬索体系、斜拉体系及梁体、主塔等重要构件进行详细的外观病害调查和无损检测。外观检查中以目视观察为主，辅以必要的测量设备以及超声波检测仪、混凝土雷达等专用检测仪器。另外，对于难以到达的部位，借助高倍望远镜、照相机等辅助器材进行检测。对斜拉索护简等难以接触到的重要部位，采用工业内窥镜进行检测。为解决主梁梁底和索塔等无法接近检查的问题。本次采用了基于图象视频技术的远程非接触桥梁检测技术。该技术将天文望远镜、数码相机、自动控制平台与激光指示器等进行有效集成，基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字图像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论和方法，从所摄对象中提取用数字方式表达的几何与物理信息。可远程、自动拍摄桥梁表面图像，同时可直接对图像中象素信息进行处理与转换，进而得到裂缝、空洞等病害特征参数。在不需要到达构件表面的情况下，可在桥面或者桥下地面直接对梁体、桥墩、主塔等构件的外观病害状况进行检测。
2．1．2 主要检测结果
（1）悬索部分缆索系统检测
通过对乌江大桥悬索体系中主缆的检测发现主缆表面PE层出现不同程度的损伤现象，局部老化开裂、破皮露筋、渗水。打开部分主缆PE层和缠丝后有湿润感和缠丝锈蚀现象。且部分防水腻子不够密实，出现钢丝外露、锈蚀现象。打开部分吊索护套用手触摸有湿润感觉。且发现内部钢丝有水气和少量白色物质吸附在表面。这说明吊索钢丝的镀锌层在潮湿环境下已经氧化失效。经分析，以上病害出现的原因为：乌江大桥主缆材料为非镀锌钢丝。防腐蚀性能较差；缆索的防护也比较简单，主缆和吊索外仅包裹一层PE护套，并无油漆防护系统，防护等级较低．这导致缆索系统出现了比较严重的锈蚀现象。
（2）斜拉索的检测
对大桥斜拉索所作的检测结果发现斜拉索表面外仅有层PE+PU护套。外无涂装，护套表层划伤较多，局部老化开裂、破皮露筋、出现鼓包现象。鼓包可能是断丝的表现，须对其加以重视。对部分斜拉索内部检查发现，部分钢束有锈迹。为了充分了解斜拉索在锚筒内的锈蚀情况，本次检测采取打开全部锚筒检查．并采用内窥镜对部分斜拉索进行了观测。结果发现，少量钢束表面有锈蚀现象，大部分套筒内有积水和油水混合物存在。乌江大桥斜拉索外仅有层PE+PU套管，外无涂装，套管老化后斜拉索的锈蚀就难以避免。锚筒中防护油脂长期未得到更换．致使油脂长久失效，使锚筒中裸露的斜拉索失去防护而加剧锈蚀，此类无排水及检查部件的传统锚筒对于斜拉索防护本身具有的先天缺陷值得深入研究。从目视检查情况来看，经过多年时间考验，乌江大桥斜拉索的情况堪忧。
（3）梁体与桥面系病害
检测发现乌江大桥桥面铺装破损比较严重。出现大面积破碎，钢筋网外露，多处坑槽，桥面积水从破损处直接流到箱内，箱梁顶板出现潮湿、水珠、滴水等现象，跨中段尤其突出；梁体悬拼段接缝处出现大量破损、空洞、露筋锈蚀现象；箱梁底板预留孔部分堵塞，部分箱内积水超过20 cm深。观察发现该桥在有卡车通行时振动较大，梁体有横向偏动，桥面系破损较为严重，两侧桥头伸缩缝有高差，桥头跳车现象明显；恒载下桥面线性较差，挠度较大。根据观察发现桥面系损伤严重，结合设计文件，桥面板厚14cm，相对偏薄。根据交通量调查发现该桥过往车辆有较严重的超载现象。因此顶板厚度可能不足。目前不仅铺装层出现严重破坏，桥面板可能也出现较严重的破坏．主要表现在顶板出现贯穿裂缝（下雨天里箱梁内积水严重）且检测发现箱梁悬拼段接缝处顶板开裂很严重，说明接缝质量较差。
乌江大桥采用了50#高强FC浇筑薄壁箱梁，虽然主梁具有较好的韧性且大幅减轻自重，但箱梁存在质量太轻、刚性不足、稳性差的问题。此外，在乌江大桥这样的柔性体系桥梁上采用高强FC浇筑薄壁箱梁，可能使得桥梁恒活载比减小，桥面变形幅度更大，在这样的条件下采用水泥混凝土桥面铺装很可能会导致开裂等病害的出现。
在桥梁养护方面，由于桥面钢纤维混凝土铺装层对超载较为敏感，使得铺装层出现严重破损，车辆行驶过程中对桥梁的冲击作用更加明显，刚性较弱的梁体发生较大的晃动、扭曲等，增加了缆索系统的负担。加剧了两者病害的共同发展。其中以直接承受冲击的桥面板开裂最为严重。箱梁底板预留孔部分堵塞，桥面板渗水无法排出，引起箱梁内部腐蚀钢筋、预应力筋等的腐蚀或应力腐蚀。降低了桥梁的耐久性以及后期整体的承载力．加重了桥梁病害的严重性。
2．2 大桥结构试验
为了检验桥梁正常使用承载能力是否满足设计和规范要求．了解桥梁结构目前的受力性能。从而为其病害处理、加固维修提供技术依据，对乌江大桥进行了静载试验。测试内容为乌江大桥各斜拉索的索力，关键控制截面的挠度以及截面主要部位的应变或应力。通过计算分析最终确定各控制截面具体位置见图3。利用Midas计算模型进行分析确定了两侧边跨最不利正弯矩以及主跨1/4与3/4跨以及跨中最不利弯矩加载工况。
荷载试验结果表明：
（1）试验跨各控制截面在试验荷载作用下挠度实测值均小于理论计算值及规范限值。其挠度校验系数处于0．7～0．9之间。均小于1．0。且处于常值范围内，满足试验方法的要求．表明全桥刚度满足设计要求；
（2）从实测挠度数据看。加劲梁横向传力性能与两边跨受力对称性均较好。加劲梁刚度基本一致；
（3）试验荷载作用下，结构的受力基本处于线弹性工作状态。实测全桥挠度与塔顶位移变化规律与理论计算变化规律亦十分吻合；
（4）试验荷载作用下，加劲梁各控制截面底板拉应力实测值及索力实测值与理论计算值接近。本次试验．针对全桥的80根斜拉索进行了恒
载下的索力测量。实测数据显示。边跨和中跨方向上下游两侧的斜拉索的索力相差较小，相差最大的斜拉索为遵义侧的1#斜拉索，上下游索力实测值相差47kN。相对误差为4%。以桥梁中心为对称位置，对称方向的斜拉索的索力也相差较小，相差最大的为6#斜拉索，差值为67kN，相对误差为5%。
此外，根据现有桥梁在汽车荷载作用下的振动现象，选择跨中孔作为试验孔进行了动载试验，通过试验测定了桥梁结构在环境随机振动、跑车及跳车作用下的动力响应及振动特性。试验结果表明冲击系数与车速并无直接关系，但车速较高时冲击系数随车速升高有增大趋势。
3、维修加固建议
由于目前贵遵公路交通运输尚比较繁忙，因此对乌江大桥结构的加固维修可考虑2个步骤分段进行。在第1阶段可仅作简单处治以减缓危害的加剧而不需封闭交通，此时可加强缆索防护，在锚室内进行排水、引流、裂缝封闭、除锈、喷涂、拼接断丝等。待乌江大桥交通运输压力减轻时，可封闭交通开展第2阶段的大修工作以进一步解决问题，在此阶段可进行缆索系统的改造。加固主梁（裂缝修补、型钢框架加固增强整体性、粘钢加固顶板）。并在结构加固可靠的基础上进行桥面铺装处理。鉴于大桥结构复杂．详细的维修加固方案有待进一步深入综合分析研究之后方能确定。
4、结论
通过上述试验和分析研究，认为乌江大桥虽然荷载试验结果相对较好，能满足汽-20级荷载等级要求，但强度储备偏低，同时，超载对于结构承载能力的不利影响较大。因此，为避免出现重大的安全事故，应尽快对乌江大桥通行车辆进行限载限速，并进行全面维修加固。
