斜拉
—懸吊協(xié)作體系橋梁維修加固中斜拉索更換

楊　博　張明閃

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安　710000)

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斜拉
—懸吊協(xié)作體系橋梁維修加固中斜拉索更換

楊博張明閃

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安710000)

摘要：以貴遵公路烏江大橋為背景，介紹了該橋維修加固中斜拉索更換的原則與順序，從施工準(zhǔn)備、舊索拆除、鋼絞線穿束和張拉、全橋索力調(diào)整等方面，闡述了斜拉索更換的操作要點，為同類工程施工積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)，斜拉索，鋼絞線，換索施工

1工程概況

貴遵公路烏江大橋是我國修建的首座斜拉—懸吊協(xié)作體系橋，該橋1997年年底建成通車。通過近20年的運行發(fā)現(xiàn)，有橋梁剛度不足的缺陷，且斜拉索由于材質(zhì)和防護(hù)的原因，已經(jīng)面臨更換。經(jīng)過研究，決定采用更換斜拉索的方式來保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性的同時解決結(jié)構(gòu)剛度不足的缺陷。

2主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線

針對烏江大橋維修加固工程的特點，需要從以下五個方面開展研究：1)斜拉橋大跨度混凝土箱梁無支架高空加固技術(shù)研究；2)鋼板壓注式粘貼技術(shù)研究；3)鋼絞線型斜拉索拆除、更換、錨固及防腐技術(shù)研究；4)斜拉—懸吊協(xié)作體系橋加固過程施工監(jiān)控及檢測技術(shù)研究；5)主纜纏絲及防腐養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)研究。

3鋼絞線型斜拉索更換技術(shù)研究

根據(jù)上海同濟(jì)建設(shè)工程質(zhì)量檢測站《烏江吊拉組合索橋結(jié)構(gòu)檢測和承載能力評估報告》，該橋的斜拉索部分的檢測和評估結(jié)論如下：

1)外觀檢測。有一部分斜拉索的PE護(hù)套，局部破損十分嚴(yán)重，很多鋼絞線有銹蝕、滲水現(xiàn)象?，F(xiàn)場已經(jīng)有兩根拉索各有一股鋼絞線已經(jīng)完全斷裂，不產(chǎn)生作用。

2)恒載作用下索力測定情況。a.經(jīng)測定在恒載作用下主纜背索索力均勻，與理論值相差不大。表明邊跨斜拉部分變化不大。b.經(jīng)測定，上、下游斜拉索索力值較為接近，但與理論值比較，差值不等，最大索力(貴陽端下游側(cè)9號斜拉索)變化值達(dá)64.3%，表明大橋恒載狀態(tài)下內(nèi)力已與設(shè)計值有較大偏離。

3.1換索原則及換索順序

鋼絞線斜拉索更換技術(shù)研究，主要從斜拉索更換方面敘述，解決斜拉—懸吊協(xié)作體系橋梁的鋼絞線式斜拉索拆除、更換、錨固及防腐技術(shù)，主要包括以下內(nèi)容。

3.1.1斜拉索換索原則

1)在盡量不改變結(jié)構(gòu)整體受力狀況條件下，在橋面鋪裝更換完成后對新?lián)Q拉索內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整，適度調(diào)整索力和改善線形，以保證現(xiàn)有橋梁橋面線形平順和結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的連續(xù)和統(tǒng)一；2) 斜拉索更換時需要主塔對稱同步張拉，確保主塔兩側(cè)索力基本平衡；3)更換的斜拉索為可調(diào)索，方便以后維護(hù)管養(yǎng)；4)更換過程中，由于混凝土變形已經(jīng)趨于穩(wěn)定，控制標(biāo)準(zhǔn)以索力監(jiān)測和高程控制為主；5)堅持安全第一的原則，充分做好準(zhǔn)備工作，保證換索工作順利進(jìn)行。

3.1.2斜拉索換索順序和工藝流程

斜拉索的更換施工分三大步進(jìn)行：舊索的放松拆除、新索的安裝張拉、全橋索力的調(diào)整。

1)首先依次更換有斷絲破損的拉索，即18號索，7號索，12號索，保證拉索更換過程中結(jié)構(gòu)的受力安全。

2)其他各個斜拉索順序由一個單塔對稱進(jìn)行，由短索開始逐漸更換直至長索。

3)同一編號的斜拉索，每次于塔柱兩側(cè)對稱的各更換一束，并按照實測索力進(jìn)行張拉錨固，更換完成以后，在另一塔柱兩側(cè)再對稱各更換一束，交替進(jìn)行。

4)同一索號的斜拉索全部更換完畢后，進(jìn)行索力影響面的測試與臨近點橋面高程的測量。換索程序總體按照先短索后長索的順序進(jìn)行，同時根據(jù)原橋斜拉索的損壞程度酌情調(diào)整，確保達(dá)到安全、快捷、方便及經(jīng)濟(jì)的換索原則。

5)換索施工的工藝總體流程為：

步驟一：施工準(zhǔn)備。主要進(jìn)行施工平臺的準(zhǔn)備、梁底和塔端平臺的安裝；結(jié)構(gòu)實際參數(shù)的測量和橋面線形、結(jié)構(gòu)內(nèi)力的測定；施工人員的組織和分配；施工機具、設(shè)備的調(diào)試、校準(zhǔn)。

步驟二：工程實施階段。發(fā)布施工信息，進(jìn)行交通控制；拆除舊索的輔助構(gòu)造，清理錨箱，清理錨杯、錨管；按照主塔兩側(cè)對稱，同步進(jìn)行舊索的拆除；穿入第一根鋼絞線，依靠第一根鋼絞線，張拉繃直，進(jìn)行HDPE管的安裝；使用卷揚機循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行其余鋼絞線的穿束；對拉索進(jìn)行首級張拉，調(diào)直索力；進(jìn)行張拉準(zhǔn)備，逐級張拉斜拉索；全橋調(diào)索。

步驟三：工程驗收階段。對于斜拉索防護(hù)、橋梁受力狀態(tài)等質(zhì)量進(jìn)行檢測。

步驟四：投入運營階段。解除交通控制，開放交通。

3.2換索工藝要點

3.2.1換索施工前的準(zhǔn)備工作

1)橋梁實際受力狀態(tài)的測量。主要有斜拉索索力的測定、按照每個澆筑節(jié)段進(jìn)行橋面高程的測定、橋塔等其他控制點測量、日照現(xiàn)有結(jié)構(gòu)物和溫度變化對橋面高程影響的測試。

2)換索施工平臺準(zhǔn)備。箱梁處采用可移動性的梁底吊籃，吊籃采用各種規(guī)格型鋼拼裝，材料均為Q235。吊籃平臺沿橋梁縱向長5.75 m，橫橋向?qū)?.75 m，高6.6 m。吊籃的主要桿件之間都采用焊接，底籃通過手拉葫蘆連到前方吊桿，受力明確，安裝、運輸都十分方便。

3)施工機具和人員準(zhǔn)備。斜拉橋換索施工的主要設(shè)備如表1所示。

4)上下錨箱、錨杯、錨管的清理工藝及檢測。

3.2.2舊索的拆除

1)首先拆除附屬件，按照索更換的順序來拆除相應(yīng)的阻尼器或其他構(gòu)件，然后安裝牽引卷揚機，設(shè)置收(放)索滾輪及索盤，然后清除梁端錨頭鋼護(hù)筒內(nèi)混凝土，除銹后刷機油進(jìn)行臨時的防銹。

2)卸索采用的張拉桿、反力架及連接器均為計算強度后確定。為確保換索安全要求，其加工程序為：探傷→粗加工→調(diào)質(zhì)→探傷→精加工→超張拉試驗→使用。

3)利用反力架、連接器張拉螺桿、接力螺母、拉伸機，以新計算索力為依據(jù)進(jìn)行放索。

4)利用千斤頂?shù)男谐碳耙鰲U螺母的方式逐步放索，待拉索無應(yīng)力時，先卸下千斤頂反力架、引出桿，再利用汽車吊將索徐徐放下。

3.2.3鋼絞線穿束和張拉

1)鋼絞線穿束要點。 采用“從上至下、逐排穿索”的穿索順序。

a.合理布置牽索卷揚機和轉(zhuǎn)向滑輪的位置，保證穿索過程順利；b.將卷揚機繞過轉(zhuǎn)向滑輪，與穿索板兩端用卸扣連接，穿入HDPE 管內(nèi)，使其成為閉合回路，通過控制卷揚機正反轉(zhuǎn)使穿索板上下行；c.將導(dǎo)向細(xì)鋼絲繩穿入HDPE 管內(nèi)，并穿過穿索板上的導(dǎo)向，兩端分別與主塔和箱梁臨時固定；d.將準(zhǔn)備好的鋼絞線的中心鐓頭絲與特制連接器連接后，將連接器嵌入穿索板上的槽口內(nèi)；啟動卷揚機，使穿索板上行，直至其露出塔外HDPE 管出口；e.在梁底工作平臺處，人工將引棒向預(yù)埋管內(nèi)依次穿過錨具密封板、錨具錐孔，并將引棒頭部的連接頭與塔內(nèi)卷揚機牽引繩連接；f.人工將引棒向預(yù)埋管外牽引，使卷揚機牽引繩連接器露出預(yù)埋管外；g.在梁底工作平臺處，將塔內(nèi)卷揚機牽引繩連接器與鋼絞線連接；啟動卷揚機，使?fàn)恳K帶動鋼絞線上行，直至鋼絞線穿過塔內(nèi)錨具；h.卸除鋼絞線與塔內(nèi)卷揚機連接器的連接，安裝夾片并打緊；i.梁底操作平臺施工人員將鋼絲引棒向上傳出直至其露出預(yù)埋管出口；將鋼絲引棒與連接頭連接，將鋼絞線穿入梁下錨具直至鋼絞線穿過梁內(nèi)錨具，安裝夾片并打緊；j.按上述步驟逐根穿索張拉，直至所有鋼絞線穿索完畢。

2)拉索張拉。

a.根據(jù)下部錨管的長度確定吊點，用吊機吊起將下部錨杯緩緩放入下錨管中，按設(shè)計要求將下部螺母安裝到指定的位置；b.卷揚機起吊起已裝好連接器張拉桿的斜拉索的上端吊點，吊至索塔柱上錨管下口處，上好引出桿；c.當(dāng)卷揚機牽引到底后，在索塔兩側(cè)分別掛兩只30 kN倒鏈將錨杯向錨管內(nèi)推進(jìn)，隨著將張拉端張拉引出桿向外拖出；d.張拉時，按順序先放錨杯大螺母，再放大墊板，其次是大螺母、反力架、千斤頂、大螺母；e.張拉采用張拉力與伸長值雙控，張拉力與伸長值以P—S曲線標(biāo)定數(shù)值為依據(jù)，計算按照規(guī)范JTJ—041—89中155 頁張拉實際伸長值ΔL的計算公式：

ΔL=ΔL1+ΔL2。

其中，ΔL1為從初應(yīng)力至最大張拉力間的實際伸長值，cm；ΔL2為初應(yīng)力時推算的伸長值，cm，采用相鄰級的伸長值代替。

施工中將根據(jù)不同型號索的P—S曲線，按計算張拉程序分級張拉，持荷5 min，其目的是為了使雙向千斤頂張拉力均衡進(jìn)行。

3.2.4全橋索力的調(diào)整

步驟一：測定計算。對全橋的索力進(jìn)行測定，對全橋的標(biāo)高進(jìn)行測量；根據(jù)索力和標(biāo)高的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算調(diào)索的索力。

步驟二：設(shè)備安裝。工程師檢查后，安裝卷揚機和千斤頂設(shè)備。

步驟三：調(diào)索。張拉所要調(diào)整的拉索至螺母剛好松動。拉緊或放松拉索至設(shè)計值，錨固螺母，千斤頂回油，重新拉動螺母記錄油表讀數(shù)。

索力降低調(diào)索的方式如下：在錨板上安裝防松裝置；依次安裝反力架、千斤頂和工具錨，千斤頂空行一段距離后，安裝張拉螺母；啟動油泵，千斤頂油缸前行，張拉拉索；待螺母與錨墊板脫離后，停止張拉，將螺母旋出一定距離后千斤頂卸載，使螺母重新與錨墊板密貼；千斤頂卸載至零，拆除千斤頂；索力調(diào)整完畢后，對夾片進(jìn)行頂壓操作，確保錨固可靠性。

步驟四：檢測。全部完成后，對索力和橋面的標(biāo)高進(jìn)行檢測。如不滿足要求，重新進(jìn)行調(diào)索。

4結(jié)語

通過施工前對斜拉索索力的測量，準(zhǔn)確掌握斜拉橋的受力狀態(tài)，確定合理安全的換索原則和換索順序，在此基礎(chǔ)上，對舊的鋼絞線式斜拉索的拆卸工序、新斜拉索的安裝和分級張拉工藝、全橋索力的調(diào)整和控制工藝、拉索錨固及防腐技術(shù)等進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和研究，形成斜拉索更換成套施工及控制技術(shù)。該項技術(shù)的推廣和應(yīng)用，對于大跨徑斜拉橋的換索、調(diào)索技術(shù)和維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)起到有益的借鑒和指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張俊杰.斜拉橋換索工程設(shè)計探討.上海公路，2011(2)：29-32.

Cable-stayed suspension bridge repair and reinforcement of cable replacement

Yang BoZhang Mingshan

(CCCCSecondHighwayEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

Key words:bridge structure, stayed cable, steel strand, cable alteration construction

abstract:Taking Wujiang Bridge along Guizhou-Zunyi Road as the example, the paper introduces the principle and sequence for the cable-stayed alteration in the maintenance and reinforcement of the bridge, and illustrates the operation for the cable-stayed bridge alteration from the construction preparation, demolition of former cables, steel strand binding and tension, bridge cable stress adjustment, so as to accumulate the experience for similar projects.

文章編號：1009-6825(2016)14-0151-02

收稿日期：2016-03-08

作者簡介：楊博(1983- )，男，工程師

中圖分類號：U445.72

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A