“问诊”大桥主缆：青岛胶州湾大桥主缆检测与评估 ——海上自锚式悬索桥的养护实践
背景与挑战
悬索桥作为大跨径桥梁的重要形式，其主缆是承担结构自重、车辆荷载及风荷载的核心受力构件，且在运营期内不可更换。主缆的耐久性直接关系桥梁的整体安全。国外已发生多起因主缆钢丝腐蚀引发的桥梁事故（如主缆断裂导致垮塌），而国内悬索桥建设起步较晚，虽未出现重大事故，国内的青岛胶州湾大桥大沽河航道桥作为我国北方冰冻海域首座自锚式悬索桥，自2011年通车运营已满13年，主缆钢丝的腐蚀风险亟需评估。
根据美国NCHRP 534报告，悬索桥主缆性能通常在通车10年后开始退化，此后腐蚀速度呈线性加快。胶州湾大桥主缆采用高强镀锌平行钢丝（每根主缆含61束索股，每束127根钢丝），长期处于高盐、高湿的海洋环境中，内部钢丝的腐蚀风险不容忽视。
检测原则与方法
为避免盲目开缆破坏主缆结构稳定性，本次检测遵循“由表及里”的分阶段原则：
- 表层检测先行：检查主缆表层钢丝的缠丝状态、渗漏水及锈蚀情况。若表层无严重劣化（如断丝、大面积锈蚀），则暂不开缆内部检测，以减少对主缆密闭性和受力状态的干扰。
- 开缆条件：仅在表层发现缠丝松散、渗水、严重锈蚀或断丝时，进一步深入检测。
- 实时监测：在开缆处增设观察窗和温湿度传感器，实时监控主缆内部环境。
检测位置选择：主缆最低点因易积水成为腐蚀高风险区。本次选取主跨左侧主缆靠近散索套的节段，清除防腐涂层后，将主缆截面划分为8个扇形区域，逐区记录钢丝表面状态。
检测结果与腐蚀等级评定
根据主缆钢丝腐蚀特征，将腐蚀等级分为4级（表1）：
- 1级：钢丝表面出现质点状氧化物。
- 2级：锌氧化物覆盖整个钢丝表面。
- 3级：局部30%面积覆盖铁锈斑块（76.2~152.4mm长度）。
- 4级：铁锈斑块覆盖面积超30%。
| 表1主缆钢丝腐蚀评定等级 | ||
| 腐蚀阶段(等级) | 特征描述 | |
| 第1阶段(1级) | 钢丝上出现斑点状锌的氧化物 | |
| 第2阶段(2级) | 锌的氧化物覆盖了钢丝的整个表面 | |
| 第3阶段(3级) | 在76.2~152.4mm长的钢丝表面，有30%的面积覆盖有褐色铁锈斑块 | |
| 第4阶段(4级) | 在76.2~152.4mm长的钢丝表面，有超过30%的面积覆盖有褐色铁锈 | |
检测发现（表2）：
- 主缆内部无积水，表层钢丝整体良好，仅第二层个别钢丝存在锈蚀。
- 锈蚀主要表现为棕褐色锈斑和镀锌层白色氧化物，未发现锈蚀坑洞或缩颈。
- 腐蚀等级以III级为主（7处），其次为II级（2处）和I级（1处），均为单根钢丝锈蚀，未形成片状区域。
结论与养护建议
- 现状评估：主缆钢丝整体服役状态良好，表层腐蚀未达需开缆修复的阈值。锈蚀多为施工遗留问题，暂不影响结构安全。
- 监测措施：在开缆处安装观察窗及温湿度传感器，实时监测内部环境。若湿度持续偏高，可增设除湿系统延缓腐蚀。
- 长期维护：定期复检主缆表层，结合监测数据动态调整养护策略，确保主缆在海洋环境下的耐久性。
本文启示：
青岛胶州湾大桥的检测实践为同类桥梁提供了重要参考——通过分层检测、精准定位和实时监测，可在最小干预下掌握主缆健康状况，平衡结构安全与维护成本。未来，随着桥梁老龄化，智能化监测与预防性养护将成为悬索桥运维的核心方向。
来源：《大桥养护与运营》2024年第4期｜作者：韩涛等｜编辑：桥梁视界团队
