換索技術在斜拉橋加固施工中應用

　　【摘要】 以某斜拉橋換索工程為例，重點介紹了斜拉橋換索過程中增設的臨時拉索設計方案及其換索的施工過程，為我國七八十年代同類型斜拉橋換索總結出了寶貴經驗。
　　【關鍵字】 斜拉橋；換索；臨時拉索
　　中圖分類號: U448.27文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(a)-0000-00
　　0引言
　　在過去的50年內，全世界修建了數百座各種類型的斜拉橋，我國的斜拉橋數量也已超過100座。但由于斜拉索的防護技術不盡完善，拉索施工質量不過關或養護不當，在橋梁運營若干年后，不可避免地會出現斜拉索腐蝕問題，國內外一些斜拉橋(如:德國的科爾布蘭特橋，委內瑞拉的馬拉開波湖橋，英國的伍埃橋，我國的濟南黃河大橋等)不得不換索，以保證橋梁安全和繼續運營。因此，斜拉橋換索成為具有工程實踐意義的重要課題。
　　斜拉索作為斜拉橋的主要受力構件，可以說斜拉橋的拉索的使用壽命直接制約著斜拉橋的使用壽命，所以為調整結構整體受力和一些出現病害的拉索要進行換索工作，一些斜拉橋換索設計的做法是:對拉索進行逐根更換，以換索前實測的索力為依據，換索過程中不改變原有索力和高程。也就是說，換上新索后，新索索力與橋面高程與換索前全橋索力和高程保持一致，因此在換索過程中臨時拉索的使用就變得尤為關鍵。本文以一座舊斜拉橋的換索施工，重點講述了臨時拉索在換索過程中的重要作用及臨時拉索的設計。
　　1 工程概況
　　某橋為(39+88.8+39) m鋼筋混凝土斜拉橋，橋梁全長173.28 m，三跨雙臺、雙塔雙索面斜拉型對稱布置，主橋采用墩、塔固結、橋面系支承體系。橋面凈寬2×1.0m(人行道)+6.0m(行車道)。橋梁為雙塔對稱布置，塔架為“A”字形框架;拉索為雙索面扇形布置，每塔六對。主梁由兩箱形梁和行車道板組成。橋梁設計荷載:汽—10、履—50，于1987年12月竣工。[3-4]
　　2006年10月3日，該橋2號塔一根斜拉索突然斷開。經研究，該橋的加固方案為:基于目前鋼索銹蝕相當嚴重，應該更換該橋全部斜拉索。每塔除一號拉索為單索外，其余5對均為雙索，全橋原有拉索88根，設計換索將其中雙索皆換為單索，更換后全橋新拉索為48根。
　　
　　2 橋梁檢測及結構病害情況
　　由于該橋位于交通要道，交通量大，因此為保證橋梁的安全運營，對該橋進行了全面的檢測，檢測結果表明：①斜拉索鋼絲銹蝕、斷裂。該斜拉橋的防護采用套管壓漿法:套管與鋼索之間的空隙內壓注水泥漿，由于當時施工工藝條件差，采用套管壓漿法壓漿時水泥漿液大多數未充盈至主塔索管頂部，導致主塔索管下口斜拉索鋼絲腐蝕嚴重，氧化、水、電化電位、持續作用于高強鋼絲的拉應力等因素引起鋼材腐蝕，產生應力腐蝕裂縫。拉索護套劃傷、開裂以致剝落，而沒有得到及時的修補，鋼絲直接暴露在空氣中產生銹蝕，大部分斜拉索銹蝕嚴重，已發現兩根拉索斷裂，部分拉索接近斷裂。
　　②梁體病害。經檢查統計發現，箱梁病害比較嚴重，全橋箱梁寬度大于0、15mm的裂縫共長128米，其中中跨無索段箱梁已斷裂，斷裂寬度達3cm。根據檢測結果，該橋斜拉索病害已經非常嚴重影響了該橋使用的耐久性和結構的安全性，為確保換索施工的安全性和施工質量，因此必須增加臨時拉索以保證換索順利進行。
　　3 臨時拉索的設計
　　斜拉橋是由塔、梁、索組成的空間結構，主梁與其他橋型相比，梁高較小，因此任一斜拉索索力的變化都會導致整個結構內力和線性的改變。由于原橋斜拉索已出現各種病害，為了增加換索的安全系數，換索時外側索退出工作，主梁彈性支撐點減少，對主梁不利，綜合考慮各方面因素，經過多次計算分析，在換索拆除外側拉索前，在要拆除索面正上方1.5米處增加平行于舊索的臨時拉索，這樣既改善了舊索的受力，又能通過增加主梁的彈性支撐點提高了梁體的抗彎能力。
　　在換索拆除外側拉索前，在要拆除索面正上方1.5米增加平行于舊索的臨時拉索，臨時拉索張拉力與原索設計值或實測值一致，臨時拉索設計圖見圖二。
　　
　　
　　臨時拉索主要滿足：在主梁、主塔上面圍圈原理和大噸位吊車采用鋼絲繩架梁原理一樣，鋼絲繩與主梁、主塔彎曲點用圓弧形三角墊板支墊，保證鋼絲繩不受棱角磨損破壞。?38鋼絲繩在主塔上面圍圈后，用4根?25螺紋鋼在主塔背面植筋支撐鋼絲繩以確保張拉后鋼絲繩不產生下滑位移。?32精軋螺紋鋼與?38鋼絲繩采用特制的連接器連接，主塔上面的連接器作為固定端，主梁上面的連接器作為張拉端。一個主塔上對稱的臨時拉索必須對稱張拉，張拉力與原外側索設計值或實測值一致。
　　臨時拉索張拉后，待新拉索安裝完畢，再卸載臨時拉索，移至下一工作面。換索和張拉工作，為盡量避免日照高溫對結構的影響時間，一般應在早上10點以前進行或者天氣溫度比較低的時間進行。
　　4、換索施工過程
　　1)換索卸索工具:錨桿、卷揚機、氣割、千斤頂、反力架、倒鏈、
　　三角架、鉆具。2)在更換斜拉索時，每索均按原實測索力進行張
　　拉錨定。換索順序從損壞的一根索開始更換，更換后索力應和另一邊索力相等，由短索開始逐索更換至最長索，同一長度索從中索向邊索，從左邊到右邊逐根更換，最后更換最短索。3)更換支座。更換完最短索后，同時張拉主塔兩邊中1索，邊1索共4根，使橋塔的橫梁支座與梁底保持5 mm的空隙，然后取出更換。4)全部的索更換完，并拆除橋臺墊石后，重新測定全橋索力和橋面標高，根據實測值再張拉進行索力調整，使其整體線形、索力皆滿足設計要求。5)同一索號的斜拉索全部更換完畢后，除進行索力影響面的測試外，還應該進行鄰近點橋面高程測量，根據測試數據，決定是否調整索力。6)為防止鋼索再次被碰壞，在拉索外面增加4m長護索鋼管。
　　4、結語
　　以某斜拉橋換索工程為背景，重點介紹了臨時拉索的設計在斜拉橋換索過程中的重要作用和舊斜拉橋換索的施工過程，本次成功換索同樣為我國七八十年代的同類型斜拉橋換索總結出了寶貴經驗。
　　參考文獻:
　　[1]