某斜腿剛構(gòu)橋改造為斜拉橋的施工技術(shù)

蒲德純，徐思成

（西安瑞通路橋科技有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075）

1 工程概況

圖1 改造前橋梁現(xiàn)狀

CRK172+127分離式立交橋位于衡陽(yáng)至邵陽(yáng)高速公路上，橋梁上部結(jié)構(gòu)為13.7+26.7+13.7m現(xiàn)澆鋼筋混凝土斜腿剛構(gòu)。橋面寬度為5m，橋面凈寬4m，兩側(cè)為混凝土墻式護(hù)欄。該橋?yàn)槿诵袠?，設(shè)計(jì)人群荷載為3kN/m2（圖1）。CRK172+127分離式立交橋上跨潭（湘潭）邵（邵陽(yáng)）高速公路，潭邵高速公路原設(shè)計(jì)寬度為28m。衡陽(yáng)至邵陽(yáng)高速公路需要對(duì)范家山互通進(jìn)行改造，增加接入潭邵高速公路的附加車(chē)道。受到附加車(chē)道的影響，被交叉處潭邵高速路基寬度需要拓寬到36m。拓寬以后，原斜腿剛構(gòu)的斜腿部分侵占潭邵高速公路的凈空范圍，考慮到潭邵高速公路車(chē)流量較大，如采用新建，對(duì)潭邵高速公路的運(yùn)營(yíng)影響較大，故考慮在盡量少影響高速公路運(yùn)營(yíng)的情況下對(duì)該分離立交進(jìn)行改造。改造后的橋型見(jiàn)圖2所示。

圖2 改造后的單索斜拉橋

2 橋梁改造方案

方案設(shè)計(jì)階段共提出三個(gè)方案，即單索+體外預(yù)應(yīng)力方案、交叉索+體外預(yù)應(yīng)力方案、懸索體系方案，其主導(dǎo)思想均為在保持主梁不變的前提下，盡量采用橋面施工操作，盡量少采用橋下施工以避讓車(chē)流量，盡可能地采用成熟的施工工藝和安全性能較高的材料。經(jīng)綜合比較，采用單索+體外預(yù)應(yīng)力方案。

改造方案通過(guò)錨固于新增橫梁的斜拉索對(duì)結(jié)構(gòu)提供的豎向力平衡斜腿反力，從而達(dá)到卸除斜腿的目的；通過(guò)體外預(yù)應(yīng)力補(bǔ)足原結(jié)構(gòu)斜腿之間的軸向力和斜拉索產(chǎn)生的順橋向拉力。新增橫梁、體外索及斜拉索布置見(jiàn)圖3所示。

圖3 單索斜拉橋布置示意圖

3 施工用材料

新增橫梁混凝土采用C50混凝土，錨碇混凝土采用C30。

精軋螺紋鋼筋應(yīng)符合 《預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋》的規(guī)定。

植筋膠:符合《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的A級(jí)膠。

斜拉索:采用OVM250AT-27型斜拉索及與之配套的錨具、防護(hù)罩、錨墊板、高強(qiáng)螺栓以及附屬構(gòu)件等定性產(chǎn)品。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線:采用低松馳鋼絞線，公稱(chēng)直徑15.2mm，公稱(chēng)截面積140mm2，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1860MPa，彈性模量為1.95×105MPa。鋼絞線外包HDPE外護(hù)套。

4 施工步驟

第一施工階段

（1）平整場(chǎng)地，施工塔柱并在柱頂錨固鋼箱。

（2）施工A、B錨碇。

第二施工階段

（1）搭設(shè)支架，在原橫梁處各設(shè)置兩部千斤頂，每部千斤頂噸位為150t。

（2）嚴(yán)格按照?qǐng)D紙位置進(jìn)行植筋，形成新增橫梁。埋設(shè)波紋管并穿入縱向外預(yù)應(yīng)力鋼束N1、N2及安裝錨具，待張拉。

（3）張拉新增橫梁內(nèi)精軋螺紋鋼筋。

第三施工階段

（1）邊坡開(kāi)挖，露出原橋斜腿與基礎(chǔ)固結(jié)部分。

（2）張拉N1鋼束并錨固。

（3）頂升千斤頂，每部千斤頂頂升噸位90t。然后緩慢加載，使其斜腿與橋臺(tái)固結(jié)部松動(dòng)。

（4）松動(dòng)后，鑿開(kāi)斜腿與橋臺(tái)固結(jié)部位，鋼筋暫不割斷。

第四施工階段

（1）穿入斜拉索。安裝橫梁及錨碇處錨具。

（2）張拉N2鋼束，控制應(yīng)力為0.5倍設(shè)計(jì)值。

（3）在新增橫梁處和錨碇處同步第一次張拉斜拉索。

第五施工階段

（1）張拉N2鋼束剩余部分應(yīng)力，并將N1、N2鋼束封錨。

（2）在新增橫梁處和錨碇處同步第二次張拉斜拉索。

（3）觀察千斤頂讀數(shù)，待讀數(shù)為零時(shí)，割斷斜腿處鋼筋。

第六施工階段

（1）割除斜腿。

（2）清除施工廢棄物。

5 施工方法

5.1 新增橫梁的施工

（1）新增橫梁布置:新增橫梁布置在斜腿與梁的相交處的腹板外側(cè)，一是通過(guò)植筋與梁連接固定，二是通過(guò)設(shè)置橫向?qū)埪菁y鋼筋連接固定。新增橫梁的作用:一是斜拉索的錨固固定端，二是體外索的錨固固定端。新增橫梁必須牢固可靠。

（2）新增橫梁施工:首先按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行植筋，確保植筋的質(zhì)量。其次鉆打精軋螺紋鋼筋孔，穿入精軋螺紋鋼筋，新增橫梁部分精軋螺紋鋼筋安裝套管，不得漏漿。再綁扎鋼筋，植筋與鋼筋要焊接牢固，斜拉索預(yù)埋管及體外索預(yù)埋管安放位置要準(zhǔn)確，固定要牢固。然后立模灌注混凝土。養(yǎng)生拆模后，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，最后張拉精軋螺紋鋼筋，張拉完畢后封錨，形成新增橫梁。

5.2 搭設(shè)頂升支架施工

（1）支架搭設(shè)位置:支架搭設(shè)位置由梁底部頂升位置決定，梁底部頂升位置設(shè)在梁與斜腿相交處的前面，支架頂頂在斜腿前的梁底下，支架底支在高速公路的路面上。為了保證高速公路的正常通行，支架搭設(shè)在路面的硬路肩上（圖4）。

圖4 支架示意圖

（2）支架搭設(shè):支架搭設(shè)材料采用貝雷架。支架基礎(chǔ)利用路面硬路肩，在上鋪墊鋼板，能滿(mǎn)足承載力要求。支架用貝雷梁采取三排三層搭建組合而成，能滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的需要。支架搭建完成后需要預(yù)壓試頂，滿(mǎn)足要求后方可使用。

5.3 體外索施工

（1）體外索的布置:體外索布置在梁的腹板外側(cè)，共4束，每側(cè)腹板各2束，N1在上，N2在下。體外索兩端錨固于新增橫梁上。新增橫梁以外部分體外索外露。

（2）體外索的下料與穿索:體外成品索在工廠內(nèi)加工制作，成品運(yùn)輸?shù)焦さ?，根?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要切割下料。體外預(yù)應(yīng)力索在預(yù)埋管里的長(zhǎng)度、鋼絞線張拉伸長(zhǎng)量及工作長(zhǎng)度需要?jiǎng)兂w外預(yù)應(yīng)力索的HDPE護(hù)層長(zhǎng)度。對(duì)于新增橫梁段內(nèi)需要注漿的體外預(yù)應(yīng)力索，要求將剝除的HDPE段的鋼絞線表面油脂清除干凈，以保證鋼絞線與注漿體的粘結(jié)力。體外索完成下料后，成品索一次完成穿索，采用人工配合卷?yè)P(yáng)機(jī)穿索。

（3）體外索的張拉:混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且齡期不小于7d時(shí)才允許進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力采用張拉力與引伸量雙控，引伸量誤差應(yīng)在±6%范圍，每一截面的斷絲率不得大于該截面總鋼絲數(shù)的1%，且不允許整根鋼絞線拉斷。先張拉N1鋼束并錨固，斜拉索穿索完畢后，再?gòu)埨璑2鋼束，控制應(yīng)力為0.5倍設(shè)計(jì)值。斜拉索第一次張拉后，再?gòu)埨璑2鋼束至設(shè)計(jì)值并錨固。

5.4 斜拉索體系施工

（1）斜拉索的制索與掛索:斜拉索采用環(huán)氧噴涂鋼絞線（中心絲與邊絲各鋼絲外表均單獨(dú)形成環(huán)氧樹(shù)脂涂膜，涂層厚度應(yīng)在0.12～0.2mm之間）單層無(wú)粘接筋，單根鋼絞線規(guī)格直徑為15.24mm。鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1860MPa，環(huán)氧涂層須經(jīng)過(guò)直徑為5D（D為鋼絞線直徑）180o彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)后環(huán)氧涂層鋼絞線表面應(yīng)沒(méi)有裂紋或松脫現(xiàn)象。斜拉索的制作按設(shè)計(jì)在施工現(xiàn)場(chǎng)制作。掛索采用人工配合卷?yè)P(yáng)機(jī)的方法進(jìn)行。

（2）斜拉索張拉控制:控制每根斜拉索各股鋼絞線的離散誤差不大于理論值的3%；橫橋向相同編號(hào)斜拉索之間差值不大于整索索力理論值的1%。斜拉索整索索力誤差不大于理論索力2%。

斜拉索采用兩次張拉，每次張拉均為設(shè)計(jì)索力的50%，每次張拉力見(jiàn)表1。

表1 各次張拉力

為了合理控制塔柱頂位移和塔柱的內(nèi)力，要求斜拉索1、斜拉索2、斜拉索3和斜拉索4必須同步張拉。

6 施工注意事項(xiàng)

（1）支架應(yīng)有足夠的剛度，嚴(yán)禁在千斤頂頂升過(guò)程中發(fā)生變形。支架的搭設(shè)應(yīng)盡量位于現(xiàn)高速公路的硬路肩部分，盡量不占用行車(chē)道。支架拆卸應(yīng)堅(jiān)持多點(diǎn)、對(duì)稱(chēng)、緩慢、均勻的原則。

（2）新增橫梁施工時(shí)，注意斜拉索預(yù)埋管、體外索錨具預(yù)埋位置的準(zhǔn)確。

（3）體外索的張拉、斜拉索的張拉嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的順序進(jìn)行。

（4）體外索、斜拉索張拉受力后，在體系轉(zhuǎn)換時(shí)，只有千斤頂讀數(shù)為零后，才能拆除千斤頂及頂升支架。

（5）拆除斜腿施工不能使用大型機(jī)械設(shè)備，人工配合風(fēng)鎬分塊鑿除，先鑿除混凝土，后剪斷鋼筋。

（6）在鋼束張拉施工完畢后，在鋼錨箱內(nèi)加注黃油，對(duì)錨箱內(nèi)部進(jìn)行密封保護(hù)（加注前對(duì)錨箱過(guò)焊孔進(jìn)行封堵）。在鋼錨箱內(nèi)加注黃油進(jìn)行密封保護(hù)完畢后，用Q235B鋼板對(duì)錨箱頂部進(jìn)行封閉，采用周邊連續(xù)角焊縫焊接。

7 結(jié)語(yǔ)

在橋梁改造施工中，既保證了潭邵高速公路的正常通行，又保證了人行天橋過(guò)往行人的通行，改造完畢后，又保證了衡邵高速公路匝道施工的需要。從施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和荷載試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，改造后的橋梁效果良好。同時(shí)做到了投資少，成本低。

[1]林元培.斜拉橋[M].北京:人民交通出版社，1995.

[2]李晨光，劉航，段建華.體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)技術(shù)與工程應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3]周建庭，張勁泉，劉思孟.大中型橋梁加固新技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2010.

[4]中華人民共和國(guó)交通部.JT041—2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2000.

[5]中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.JTG/T J23-2008公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2008.