臨時吊桿法更換拱橋吊桿施工工藝探討

陳豪

【摘要】本文對拱橋吊桿更換施工方法進行了總結(jié)，以溫州洞頭縣花崗大橋為例，探討了拱橋吊桿更換施工工藝。

【關(guān)鍵詞】鋼管拱橋；吊桿更換；施工工藝

Abstract： The methods of existing arch bridge suspender replacement are summarized， the Huagang bridge is took as the engineering background， the construction technology of suspender replacement is discussed.

Key words： Steel tube arch bridge， suspender replacement， construction technology

1 前言

吊桿是拱橋的主要受力構(gòu)件，長期處于較高應(yīng)力狀態(tài)下，由于雨水、溫度、濕度和侵蝕性介質(zhì)的作用，吊桿鋼絲和錨具很容易受到腐蝕。受當時拉索類構(gòu)件防護技術(shù)還不夠完善的影響，在運營8～12年后，很多拱橋的吊桿出現(xiàn)了腐蝕問題，還出現(xiàn)了多起因吊桿失效導(dǎo)致的橋面垮塌事故，如2001年四川省宜賓市金沙江上的南門大橋和2011年福建武夷山市的武夷山公館大橋因部分吊桿斷裂引起橋面坍塌事故等。因此，國內(nèi)對很多吊桿出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的拱橋進行了吊桿更換。拱橋吊桿更換施工方法、施工工藝的可行性和合理性是施工安全的關(guān)鍵，本文對目前常用的吊桿更換施工工藝進行探討。

2 更換吊桿施工方法

拱橋吊桿的更換是一個復(fù)雜的過程，經(jīng)過多年的研究發(fā)展，吊桿更換主要方法還是采用臨時替代體系的張力來承受吊桿更換過程中的原吊桿力。這其中包括兩次力的轉(zhuǎn)換，第一次是把原吊桿力轉(zhuǎn)換到臨時替代體系上，第二次是待原吊桿拆除、新吊桿安裝后，把臨時替代體系的張力轉(zhuǎn)換到新吊桿上。根據(jù)構(gòu)造體系的不同，臨時替代體系可以分為臨時吊桿法、臨時兜吊法、臨時支架法以及橋面支撐法等[1]。

3 工程背景

花崗大橋位于溫州洞頭縣S332（77）省道延伸線上，建成于2000 年12 月，橋梁全長149.1m，橋面凈寬8.5m，詳見圖1。橋梁結(jié)構(gòu)型式為單跨141m的中承式鋼管混凝土拱橋，拱軸系數(shù)m=1.543，矢跨比為1/5，拱軸線型為懸鏈線。拱肋斷面為啞鈴型，高2.5m，鋼管內(nèi)填注C40微膨脹混凝土。全橋共30根吊桿，經(jīng)橋梁檢測，花崗大橋吊桿防水罩內(nèi)銹蝕，內(nèi)部密封材料老化，有明顯水跡和侵蝕痕跡，說明侵蝕性離子已經(jīng)進入。腐蝕是造成吊桿破損失效的最重要原因之一，往往會造成突發(fā)性的事故，且本橋處于海島，受海洋性氣候的影響腐蝕可能更加顯著，吊桿更容易發(fā)生腐蝕。

圖1 花崗大橋現(xiàn)狀照片

根據(jù)花崗大橋的結(jié)構(gòu)形式，為避免對橋面的破壞，采用單吊桿兜吊的臨時吊桿法。該法受力明確，施工設(shè)備少，不僅可以保證橋梁各部的內(nèi)力和應(yīng)力不發(fā)生過大的變化，而且可以基本保持橋梁的線形，如果有必要還可以通過調(diào)整吊桿索力來調(diào)整橋梁的線形。

4 更換吊桿施工流程

臨時吊桿法是在拱肋上設(shè)置三角墊塊，上面放置臨時鋼橫梁，通過4根臨時吊桿穿過四根臨時鋼橫梁（兩個放置在三角墊塊上，兩個在橫梁下面）。在吊桿更換時，通過對臨時吊桿進行分級張拉，每級張拉完成后，對應(yīng)地割斷相應(yīng)比例的吊桿鋼絲，多次循環(huán)直至卸掉舊吊桿，然后安裝新吊桿，對新吊桿進行張拉，同時對臨時吊桿卸載，直至新吊桿的索力張拉到設(shè)計值，去掉臨時吊桿完成吊桿更換。主要施工流程如下：

施工準備→測量橋面標高→安裝臨時吊桿系統(tǒng)→提升橫梁，割斷舊吊桿→安裝新吊桿、調(diào)整吊桿力、放松臨時吊桿→吊桿防護處理。

5 更換吊桿施工工藝

5.1 施工準備

（1）更換吊桿施工前，應(yīng)臨時封閉全橋交通，測量橋面各點標高，并在各吊桿處橋面行車道邊緣兩側(cè)設(shè)置高程觀測點。根據(jù)橋面標高測量結(jié)果，擬合合理橋面線形，并上報業(yè)主及設(shè)計單位，征得同意后，可將擬合標高作為更換吊桿標高控制目標值。

（2）在吊桿下橫梁處組裝工作平臺，安裝鋼橫梁。在拱肋上設(shè)置三角墊塊，安裝橫梁提升系統(tǒng)。臨時吊桿張拉千斤頂可視更換吊桿的實際施工空間設(shè)置在拱頂或橋面處。

（3）切除舊吊桿上下錨頭處鋼蓋板或封錨混凝土，并清理干凈，直到露出錨具不影響舊吊桿的取出。注意不能損傷錨具。

（4）在距離橋面高約0.5m 位置，用切割機將吊桿外套鋼管沿縱向剖開約20cm，割去防護套管，注意不能損傷鋼絲。

5.2 拆除舊吊桿

原則：分4級張拉臨時吊桿，每級為設(shè)計吊桿力的25%。分4級割斷臨時吊桿，每級割斷舊吊桿鋼絲數(shù)的25%左右。施工中通過張拉臨時吊桿和切割舊吊桿的鋼絲，確保橋面不發(fā)生大于±5mm的變形。

（1）張拉臨時吊桿至第一級，檢查各千斤頂及頂升系統(tǒng)是否穩(wěn)固，檢查油路系統(tǒng)是否正常，是否有漏油、供油不暢等現(xiàn)象，如有應(yīng)立即停止加載，回油重新調(diào)整后再次加力至恒載的25%。

（2）穩(wěn)定3分鐘后，測量待更換吊桿處及其相鄰2根吊桿處控制點標高，若擬更換吊桿處測點高程比相鄰吊桿處高程上抬量遠小于5mm，則進入下一級張拉，若接近5mm，則應(yīng)進行第一級舊吊桿鋼絲割斷。

（3）穩(wěn)定3分鐘后測量橋面高程變化情況，若擬更換吊桿處測點高程比相鄰吊桿處高程上抬量遠小于5mm，則進入下一級張拉，若接近5mm，則應(yīng)進行第二次舊吊桿鋼絲割斷。如此循環(huán)，直至舊吊桿被完全割斷。

（4）為確保新吊桿安裝和原預(yù)埋管管壁的防腐，舊吊桿拆除后，應(yīng)先將錨窩與套管內(nèi)的混凝土殘渣清理干凈，并對預(yù)埋鋼管和上下錨墊板進行除銹處理。

5.3 安裝新吊桿

新吊桿的安裝與上節(jié)拆除舊吊桿的施工工藝相仿，把上節(jié)中的分級張拉臨時吊桿改為分級張拉新吊桿，把分次割斷舊吊桿鋼絲改為分級卸載臨時吊桿即可。

張拉新吊桿過程中，采用吊桿索力、橋面標高雙控原則進行，以橋面標高控制為主。吊桿更換完成后，各吊桿橋面標高與更換前的橋面標高差值不得大于1cm。吊桿更換過程中可根據(jù)橋面標高的變化情況，對吊桿索力進行調(diào)整，防止出現(xiàn)開裂等不良病害。吊桿安裝完成后，將臨時吊桿系統(tǒng)移至其它部位進行下一吊桿的更換施工。

吊桿更換完成后，在吊桿鋼絲束上安裝防護套固定支架，將不銹鋼板卷制的吊桿防護套焊接在固定支架上，不銹鋼防護套接縫可焊接或鉚接。施工完成后再安裝下導(dǎo)管防水罩和防護罩。

6 結(jié)束語

花崗大橋吊桿更換工程已經(jīng)順利完工，經(jīng)過吊桿更換前后的檢測結(jié)果，換索前、后橋面線形基本吻合，且換索后橋面面線形的局部平順性已有所改善，實際索力值與設(shè)計值基本吻合，實踐證明本次不中斷交通更換吊桿的施工方法安全可行，為類似工程提供參考。

參考文獻

[1] 陳雙聰， 拱橋吊桿更換若干關(guān)鍵問題研究[D]， 浙江大學，2014.