沫若大橋系桿吊桿的初次更換及再次更換設計

邵 斌

（四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610041 ）

0 引言

隨著我國城市交通不斷發展，橋梁外觀造型越來越講究和重視，有些橋梁甚至成為該城市的地標性建筑。2000年后全國也修建了很多鋼管混凝土系桿拱橋這類特殊結構橋型，受當時的設計規范的影響，系桿、吊桿均設計為不可更換，2014年后的規范則規定了這些構件的使用年限，現在這些構件也陸續到了更換的時間了。本文講述了這類橋型系桿和吊桿的初次更換以及再次更換的設計要點，為系桿拱橋的加固維修提供一種思路和建議。

1 工程概況及技術標準

1.1 工程概況

圖1 沫若大橋主橋離散圖

樂山市沙灣區沫若大渡河大橋為主跨150 m 的鋼管混凝土系桿拱橋，如圖1 所示，橋位左岸接沫若大道，右岸接樂沙大道，

該橋拱肋為鋼管混凝土組成的桁式結構，肋高5.3m，肋寬1.6m，兩肋中心距11.6m，拱肋內填混凝土等級為C40，橫梁采用I 字型截面的普通鋼筋混凝土梁，吊桿采用12φj15.24mm 高強鋼絞線，吊桿兩端采用YM15-12 錨具，其中下端錨具采用鎖頭銷錨固，上端錨具采用夾片式錨固，吊桿設計防護為PE 材料。系桿采用31φj15.24mm 高強鋼絞線，兩端采用YM15-31 錨具錨固，系桿被黃油 麻絮四周包裹和混凝土外包裹防護，該橋于2000年1月完工并投入使用。

1.2 技術標準

設計荷載：汽—20 級、掛車—100、人群—3.5KN/m2。

橋面凈寬：凈-9+2×2.2 m 人行道（主橋），凈-9+2×3.8 m 人行道（引橋）。

橋下通航標準：五級航道、凈空8 m。

設計洪水頻率：1%。

2 大橋病害情況

該橋營運3年后，發現系桿和吊桿出現以下病害情況：

1）系桿鋼箱內的黃油麻絮已變質，見圖2 所示。

2）上部系桿鋼絞線一般銹蝕，下部鋼絞線嚴重銹蝕，局部有銹坑。

3）鋼箱凹形槽內有積水，且防護材料不飽滿，除上部外，其它部位無防護材料。

4）系桿鋼絞線受力不均，個別鋼絞線受力較小。

5）吊桿因為銹蝕產生的斷面損失已經普遍存在，其中部分絲股斷面損失得十分嚴重。測得的平均損失率大部分在1%～6%之間，而最大損失率已達到15%～20%，最大者達到34.88%。

6）所有吊桿的PE 套均不是設計要求的熱擠PE 套，為普通象膠套，鋼鉸線銹蝕嚴重，見圖3 所示。

7）很多PE 套管中有積水現象。

8）12 號上下游吊桿下錨頭無螺母，這是非常嚴重的失誤。

9）吊桿下端錨頭銹蝕嚴重，部分吊桿有滲水現象，鋼絞線同樣銹蝕嚴重，個別鋼絞線有內縮現象。

依據檢測報告結論，系桿應予更換，吊桿應予更換。

圖2 系桿銹蝕情況

圖3 吊桿銹蝕情況

3 原橋系桿的初次更換設計

該橋為下承式自錨式鋼筋砼系桿拱，系桿是該橋最重要構件。

3.1 新系桿的更換位置設計

原橋系桿設在橋面以下，新系桿設在橋面以上，在9 號墩頂、10 號臺頂植入鋼筋，澆筑新系桿錨座砼，新系桿穿過主拱肋間空隙，如圖4 所示。

圖4 新系桿錨座位置圖

3.2 新系桿的結構形式

如圖5 所示，新系桿為OVMXG.T15-31 可調可換式系桿。

圖5 新系桿構造圖

3.3 系桿的更換設計要點

1）移除9#主墩舊系桿對應的橋面板，除去10#橋臺的封填砼。

2）用鉆機在拱肋之間平鉆出4-φ170 孔洞，使系桿穿過主拱圈，并不損傷主桁鋼管。

3）按設計圖要求，植筋并澆筑好9#墩、10#臺的錨座砼。植筋時，不得傷及原系桿，位置可作適當調整，鑿毛新舊砼結合面，保證新舊砼的結合強度，錨座砼需達到100%強度方可張拉系桿。

4）準備8 臺千斤頂，兩側兩岸對稱張拉，油表讀數和伸長量雙控，準確控制張拉力，其中張拉新系桿和割斷舊系桿同時進行。

5）為保證大橋換索安全，監控人員應及時核對系桿張拉力值、伸長量是否與計算的9#墩身位移值對應。

6）新、舊系桿編號位置見圖6，張拉順序及各指標見“表1 新系桿張拉力控制表”。

圖6 新、舊系桿位置

表1 新系桿張拉力控制表

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3.4 更換后的系桿見下圖7

圖7 新系桿就位圖

4.吊桿的初次更換設計

4.1 新吊桿的結構形式

更換的吊桿采用組合式鐓頭錨吊桿，橋面以上部分采用55φ7 的高強鍍鋅鋼絲束，外套高密度PE 材料，一端工廠鐓頭，一端現場鐓頭，下部橫梁中用合金鋼棒。吊桿可調可換，型號為OVMDM7-55III，見圖8。

圖8 吊桿構造圖

4.2 吊桿更換的設計要點

4.2.1 設置臨時兜吊系統

上端兜吊點設在拱圈吊桿附近，下端兜吊點設在吊桿橫梁上，有滑輪組可調節。

4.2.2 吊桿力的置換

分4 批割斷舊吊桿（12 股鋼絞線），橋面上、下位移控制在1cm 范圍內，并及時調整吊桿力。

4.2.3 拆除舊吊桿

上端可采用環型鉆頭，鉆心取索，鉆孔直徑為125cm，下端去掉橋面上的鋼導管，鉆吊桿橫梁，鉆孔直徑不小于90mm。

4.2.4 吊桿的安裝

① 實地量取吊桿長度，留夠工作長度和鐓頭長度，再對成品鋼絲束下料，拱肋上的錨頭在工廠鐓頭，安裝錨板和螺母。

② 將新吊桿從拱頂向下穿過拱肋，將合金鋼棒穿過橫梁，然后用球鉸將上下兩部分吊桿連接。張拉端在拱肋上端，每次張拉力不超過150KN，橋面位移應控制在±1cm 范圍內。最后逐漸把臨時兜吊系統上的力轉移到新吊桿上。整個轉換過程橋面系不得受到損傷。

③ 在橫梁處用防腐油脂填滿吊桿縫隙后封閉，安裝止水橡膠板，外罩涂刷油漆

④ 吊桿上、下端安裝保護罩，灌滿防腐油脂。

5 系桿、吊桿的再次更換設計

依據《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）規范第6.0.11 條規定，系桿和吊桿的使用年限為20年，該橋的系桿和吊桿即將再次更換。

6 結語

1）新系桿設在橋面上既不占用機動車道又不占用人行道，既方便施工，又便于日后檢查維護。初次更換順利，用時較短，僅用3.5 天便更換完畢，營運17年狀況良好。

2）再次更換系桿無須增設臨時系桿，可通過現有系桿的張拉力調節更換，錨座也無需預留備用束孔，減小了結構尺寸。

3）臨時兜吊系統整體兜吊橋面，對橋面鋪裝無大的影響。換掉舊吊桿后，臨時兜吊系統較小的變化，未引起橋面鋪裝開裂，且標高亦能控制。

4）系桿和吊桿均采用工廠成品索，質量得到保證，可調可換，下一次更換非常方便。

5）要保證系桿和吊桿在使用周期內正常工作，定期對錨頭進行檢查是關鍵。