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折叠式活动工作平台在桥梁健康修复中的应用
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【摘要】为适应水闸交通桥健康修复工作，我院自行设计和制作了一种折叠式的活动工作平台。利用该活动工作平台对蚌埠闸枢纽分洪道桥的主肋混凝土内部钢筋进行了动态腐蚀监测。结果表明，现阶段分洪道交通桥第九孔下游侧第2#拱肋混凝土工作性状良好，受力主筋未受侵蚀。该活动检测平台现场安装简易，移动方便，减少了很多繁琐的前期准备工作，为检测人员提供了从桥面走下桥孔、到达检测区域的安全通道和理想的工作条件。
【关键词】活动工作平台；水闸；健康修复；动态腐蚀监测
1 前言
水闸作为一种低水头水工建筑物，具有挡水和泄水双重功能，依靠可以升降的闸门控制水位、调节流量，在防洪、灌溉、排水、航运、发电等水利工程中得到十分广泛的应用[1]。水闸在运行过程中逐渐产生老化病害，导致建筑物的安全性、适用性和耐久性下降，功能得不到正常发挥，逐渐产生安全隐患。为了让水闸发挥应有的设计功能，需要对水闸进行经常检查、定期检查、特别检查和安全鉴定[2、3、4、5]。水闸交通桥作为水闸的重要组成部分，有时还兼比较重要的交通作用，往往是检查和检测工作的重点之一。但是交通桥由于闸室较高或水流较急，上述工作难以开展，临时搭设高台脚手架，非常耗资耗时。因此，我中心根据现场工作条件，自行设计和制作了一种折叠式的活动工作平台，专门用于水闸交通桥的检查检测。
2 折叠式活动工作平台
该活动检测平台采用钢材结构，做成可以折叠的框栏，直接装在卡车车箱上，如图1。现场人员利用配套的滑轮组和杠杆进行安装，展开后形成人行通道和工作平台，为检测人员提供安全舒适的操作条件，如图2。现场检测时，移动卡车即可以移动检测平台，从而可以方便地检测任意一孔交通桥梁。
2.1主要技术数据
升降机构最大起重500 kg，半径250cm，水平吊高300cm，水平下降200cm，水平旋转360°，吊栏收缩高度190cm，伸展高430cm，最大水平下垂高度500cm，工作台伸展长300cm，底宽120cm，护栏高100cm，可供1至3人登台工作。
图1 检测活动平台置于车箱中的状态
2.2 安装使用
到达工地后，指挥汽车慢慢驶至待检测的位置，保持汽车和桥栏平行约30cm的距离并保持身车水平，必要时使用垫板，避免车箱底面向桥外侧倾斜的情况。将机脚上的“稳定杆”紧固在车箱侧边箱板上，并用绳索从竖轴上端的手盘下和车箱外侧下方的挂钩成八字形紧拉。插接好电缆接头，启动发电机。
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图2 活动检测平台工作状态 |
利用“操作手柄”可以进行提升吊栏、旋转吊栏、伸展吊栏、下放吊栏、调整和固定等功能。当检测平台放至合适位置，即平台距交通桥梁底160cm～180cm时，固定活动“支杆”，关闭发电机。安装人员系好安全带后攀登至上挂栏中，站在活动栅门上，用绳索将中挂栏和桥栏杆作保险连接，再将两根定位杆（芯杆）抽出，与上挂栏用螺母紧固，之后，检测人员利用“定位卡”逐步放开护栏门扇、平台底片即形成安全可靠的检测平台。
3 工程应用
3.1概述
蚌埠闸枢纽工程位于淮干中游蚌埠市西郊许庄。工程始建于1958年底，1962年基本竣工。工程由节制闸、船闸、电站和分洪道四部分组成，是一座大型水利枢纽工程。其中分洪道过水宽度为314m，为自然漫滩分洪，上架设钢筋混凝土双曲拱桥一座。该桥按汽-18设计，挂-80校核。结构型式为空腹双曲拱型，共9孔，每孔净跨32.20m，拱肋混凝土设计标号为200#。拱肋现场预制，经吊装拱顶现浇二期混凝土封拱连接。1971年8月全桥竣工。为给桥梁健康修复提供技术数据，对该桥重要传力构件进行动态腐蚀监测。
3.2监测方法和监测系统安装过程
交通桥为连拱桥，拱肋为重要的传力构件，通过安置后装式CorroRisk传感器于蚌埠闸分洪道交通桥拱肋处，监测交通桥拱肋混凝土的腐蚀现状，并根据监测数据初步推演出腐蚀前锋线的推进速率。
由于拱桥跨高近10米，架设钢架费时费事，操作不方便。因而，利用上述活动检测平台来完成此次的CorroRisk传感器的安装任务。如图2，为两次去现场进行腐蚀电位采集的情况。
图2 安装到位的工作平台和CorroRisk传感器的安装
考虑由于拱曲线在设计的时候会尽量贴近合理拱轴线，因而理想状态下在拱截面的中部只在轴力，而没有弯矩和剪力，拱在实际工程工作中，虽然在截面中部会产生弯矩及剪力，但轴线仍贴近合理拱轴线，所以所产生的弯矩及剪力不会太大，可在拱截面的中部选点钻孔安置CorroRisk传感器。
在钻孔结束后，小心地将混凝土粉末采集起来，注意器皿的洁净、干燥，以留作稍后的实验室氯离子含量分析。安装完成后将电缆用胶带固定保护好，牵引到护栏下方，以便日后实时监测。
3.3数据处理与分析
进行初次数据采集时，应待系统安装完成后约2小时，当数据浮动不大于1mv/min时，方可认为数据有效，作好记录。由于现期分洪道没有分洪任务，拱顶部位较桥底地面较高，河谷通风良好，即拱的工作环境干燥、清洁、无污染源，因而混凝土的腐蚀进行缓慢，在初次数据采集之后，每2个月采集一次，结果如表1、表2、表3。
表1 分洪道交通桥腐蚀监测数据采集表05/19/2011
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Electrode NO. 工作电极编号 |
Measured Depth 钻孔深度 [mm] |
Check of Depth 安装深度 [mm] |
Potential vs. Multi-electrode 参比复合电极电势 [mm] |
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Multi-electrode |
109.8 |
/ |
/ |
|
Electrode no.1 |
67.5 |
47.3 |
-0.3 |
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Electrode no.2 |
49.5 |
32.0 |
-0.6 |
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Electrode no.3 |
87.6 |
67.0 |
-0.4 |
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Electrode no.4 |
89.1 |
68.4 |
-0.3 |
表2分洪道交通桥腐蚀监测数据采集表06/19/2011
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Electrode NO. 工作电极编号 |
Measured Depth 钻孔深度 [mm] |
Check of Depth 安装深度 [mm] |
Potential vs. Multi-electrode 参比复合电极电势 [mm] |
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Multi-electrode |
109.8 |
/ |
/ |
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Electrode no.1 |
67.5 |
47.3 |
-3.5 |
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Electrode no.2 |
49.5 |
32.0 |
-4.1 |
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Electrode no.3 |
87.6 |
67.0 |
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Electrode no.4 |
89.1 |
68.4 |
-2.7 |
表3分洪道交通桥腐蚀监测数据采集表07/19/2011
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Electrode NO. 工作电极编号 |
Measured Depth 钻孔深度 [mm] |
Check of Depth 安装深度 [mm] |
Potential vs. Multi-electrode 参比复合电极电势 [mm] |
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Multi-electrode |
109.8 |
/ |
/ |
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Electrode no.1 |
67.5 |
47.3 |
-3.7 |
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Electrode no.2 |
49.5 |
32.0 |
-4.6 |
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Electrode no.3 |
87.6 |
67.0 |
-2.9 |
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Electrode no.4 |
89.1 |
68.4 |
-2.9 |
将上述表中电位数值描入直角坐标系中，其中，横坐标为数据采样时间，纵坐标为电位值。如图3。
图3 电位-时间图
（备注：纵坐标单位为mv,横坐标为第n次测试，其中n为大于或等于1的自然数。)
从图3可以看出，各工作电极电位变化曲线，几乎随时间轴水平延伸，无明显的拐点（过该点后电位值随时间轴会有持续明显的变化趋势），且电位值均很高，即拱肋混凝土工作状态良好，由于腐蚀速率很缓慢，因而在短期范围内可认为腐蚀前锋线并未向混凝土内部推进。
2#工作电极的安装深度最浅，为32mm。通过对该电极的持续监测，可以得出，混凝土的腐蚀前锋线在32mm以浅的区域，本监测系统安装处的钢筋保护层厚度为35mm，可断定该处的钢筋尚处于混凝土的碱性保护中，未受到腐蚀。
4结论
（1）通过近期的动态腐蚀监测分析可知，现阶段分洪道交通桥第九孔下游侧第2#拱肋混凝土工作性状良好，受力主筋未受侵蚀。由于现阶段监测的时段相对于混凝土的设计使用年限较短，若要推定脱钝时间，仍需得知CorroRisk工作电极腐蚀电流，即至少待腐蚀前锋线推进到最浅埋深的工作电极处，因而仍需进行长期多次观测，同时掌握混凝土温湿度与阻抗等参数资料。
（2）该活动检测平台为简易定型机械，可以永久使用，省时、省工、省材，免除工程主管单位的繁琐的前期准备工作，为检测人员提供了从桥面走下桥孔、到达检测区域的安全通道和理想的工作条件。
参考文献：
[1]仇力,吴存荣,纪冰.水闸运行与管理[M]，河海大学出版社，2006.
[2]洪晓林，柯敏勇，金初阳等.水闸安全检测与评估分析[M]，中国水利水电出版社，2007.
[3]SL 75-94，水闸管理技术规程[S]. 中国水利水电出版社.1995.1.
[4]水闸安全鉴定管理办法[S]. 中国水利水电出版社.2008.
[5]SL 214-98，水闸安全鉴定规定[S]. 中国水利水电出版社.1998.
基金项目：水利部公益性行业科研专项（201101014、201101012）、水利部“948”项目（201040）
https://m.sciencenet.cn/blog-438275-623761.html
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