斜拉
—懸吊協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，從施工準備、舊索拆除、鋼絞線穿束和張拉、全橋索力調整等方面，闡述了斜拉索更換的操作要點，為同類工程施工積累了經驗。

關鍵詞：橋梁結構，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—懸吊協作體系橋，該橋1997年年底建成通車。通過近20年的運行發現，有橋梁剛度不足的缺陷，且斜拉索由于材質和防護的原因，已經面臨更換。經過研究，決定采用更換斜拉索的方式來保證橋梁結構的安全性的同時解決結構剛度不足的缺陷。

2主要研究內容及技術路線

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研究；2)鋼板壓注式粘貼技術研究；3)鋼絞線型斜拉索拆除、更換、錨固及防腐技術研究；4)斜拉—懸吊協作體系橋加固過程施工監控及檢測技術研究；5)主纜纏絲及防腐養護施工技術研究。

3鋼絞線型斜拉索更換技術研究

根據上海同濟建設工程質量檢測站《烏江吊拉組合索橋結構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論如下：

1)外觀檢測。有一部分斜拉索的PE護套，局部破損十分嚴重，很多鋼絞線有銹蝕、滲水現象。現場已經有兩根拉索各有一股鋼絞線已經完全斷裂，不產生作用。

2)恒載作用下索力測定情況。a.經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9號斜拉索)變化值達64.3%，表明大橋恒載狀態下內力已與設計值有較大偏離。

3.1換索原則及換索順序

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

3.1.1斜拉索換索原則

1)在盡量不改變結構整體受力狀況條件下，在橋面鋪裝更換完成后對新換拉索內力進行調整，適度調整索力和改善線形，以保證現有橋梁橋面線形平順和結構工作狀態的連續和統一；2) 斜拉索更換時需要主塔對稱同步張拉，確保主塔兩側索力基本平衡；3)更換的斜拉索為可調索，方便以后維護管養；4)更換過程中，由于混凝土變形已經趨于穩定，控制標準以索力監測和高程控制為主；5)堅持安全第一的原則，充分做好準備工作，保證換索工作順利進行。

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行：舊索的放松拆除、新索的安裝張拉、全橋索力的調整。

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構的受力安全。

2)其他各個斜拉索順序由一個單塔對稱進行，由短索開始逐漸更換直至長索。

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

4)同一索號的斜拉索全部更換完畢后，進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行，同時根據原橋斜拉索的損壞程度酌情調整，確保達到安全、快捷、方便及經濟的換索原則。

5)換索施工的工藝總體流程為：

步驟一：施工準備。主要進行施工平臺的準備、梁底和塔端平臺的安裝；結構實際參數的測量和橋面線形、結構內力的測定；施工人員的組織和分配；施工機具、設備的調試、校準。

步驟二：工程實施階段。發布施工信息，進行交通控制；拆除舊索的輔助構造，清理錨箱，清理錨杯、錨管；按照主塔兩側對稱，同步進行舊索的拆除；穿入第一根鋼絞線，依靠第一根鋼絞線，張拉繃直，進行HDPE管的安裝；使用卷揚機循環系統，進行其余鋼絞線的穿束；對拉索進行首級張拉，調直索力；進行張拉準備，逐級張拉斜拉索；全橋調索。

步驟三：工程驗收階段。對于斜拉索防護、橋梁受力狀態等質量進行檢測。

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換索施工前的準備工作

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

2)換索施工平臺準備。箱梁處采用可移動性的梁底吊籃，吊籃采用各種規格型鋼拼裝，材料均為Q235。吊籃平臺沿橋梁縱向長5.75 m，橫橋向寬1.75 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)施工機具和人員準備。斜拉橋換索施工的主要設備如表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的阻尼器或其他構件，然后安裝牽引卷揚機，設置收(放)索滾輪及索盤，然后清除梁端錨頭鋼護筒內混凝土，除銹后刷機油進行臨時的防銹。

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→調質→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進行放索。

4)利用千斤頂的行程及引出桿螺母的方式逐步放索，待拉索無應力時，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向滑輪的位置，保證穿索過程順利；b.將卷揚機繞過轉向滑輪，與穿索板兩端用卸扣連接，穿入HDPE 管內，使其成為閉合回路，通過控制卷揚機正反轉使穿索板上下行；c.將導向細鋼絲繩穿入HDPE 管內，并穿過穿索板上的導向，兩端分別與主塔和箱梁臨時固定；d.將準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；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，人工將引棒向預埋管內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卷揚機牽引繩連接；f.人工將引棒向預埋管外牽引，使卷揚機牽引繩連接器露出預埋管外；g.在梁底工作平臺處，將塔內卷揚機牽引繩連接器與鋼絞線連接；啟動卷揚機，使牽引繩帶動鋼絞線上行，直至鋼絞線穿過塔內錨具；h.卸除鋼絞線與塔內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.當卷揚機牽引到底后，在索塔兩側分別掛兩只30 kN倒鏈將錨杯向錨管內推進，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曲線標定數值為依據，計算按照規范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為從初應力至最大張拉力間的實際伸長值，cm；ΔL2為初應力時推算的伸長值，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行。

3.2.4全橋索力的調整

步驟一：測定計算。對全橋的索力進行測定，對全橋的標高進行測量；根據索力和標高的數據進行計算調索的索力。

步驟二：設備安裝。工程師檢查后，安裝卷揚機和千斤頂設備。

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

索力降低調索的方式如下：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；索力調整完畢后，對夾片進行頂壓操作，確保錨固可靠性。

步驟四：檢測。全部完成后，對索力和橋面的標高進行檢測。如不滿足要求，重新進行調索。

4結語

通過施工前對斜拉索索力的測量，準確掌握斜拉橋的受力狀態，確定合理安全的換索原則和換索順序，在此基礎上，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、全橋索力的調整和控制工藝、拉索錨固及防腐技術等進行系統的總結和研究，形成斜拉索更換成套施工及控制技術。該項技術的推廣和應用，對于大跨徑斜拉橋的換索、調索技術和維修養護技術起到有益的借鑒和指導作用。

參考文獻：

[1]張建萍.安徽宣城宛溪河大橋斜拉索調索與監控.山西建筑,2012，38(7)：198-200.

[2]李宏江.預應力混凝土斜拉橋合龍段置換加固施工過程分析.土木建筑與環境工程，2012(1)：47-53.

[3]張俊杰.斜拉橋換索工程設計探討.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

文獻標識碼：A