東苕溪特大橋系桿拱吊桿索力調整施工技術

褚繼榮 曹鵬

中國鐵路上海局集團有限公司杭州工務段，杭州310000

1 工程概況

宣杭（宣城—杭州）鐵路東苕溪特大橋全橋孔跨采用21～32 m后張法預應力混凝土T梁+112 m提籃式系桿拱橋+2×32 m后張法預應力混凝土T梁+24 m后張法預應力混凝土T梁+8×32 m后張法預應力混凝土T梁［1-2］，如圖1所示。

圖1 東苕溪特大橋主橋

宣城側21號墩位于德清縣東苕溪防洪大堤上，杭州側22號墩位于杭州市西險大塘防汛通道上。主橋為112 m下承式尼爾森體系鋼管混凝土提籃式系桿拱橋，梁全長116 m，其中計算跨徑為112 m，矢跨比為1∶5［3-4］。吊桿采用尼爾森體系布置，吊桿在拱肋平面內水平夾角在52.1°～68.67°，橫橋向水平夾角為77°［3-6］。吊桿間距為8 m，交叉的兩根吊桿中心距為341 mm。除邊吊桿采用139根φ7的平行鋼絲束外，其余吊桿采用127根φ7的平行鋼絲束，吊桿外設防護［7-8］。

2 病害情況

該橋于2005年竣工并投入運營。2011年檢測全橋吊桿力未發現異常。2017年檢測發現全橋吊桿力的分布發生較大變化［9］，見表1。

表1 各吊桿實測索力

2017年下行線4號吊桿索力損失嚴重，其索力與2011年偏差31%，已超過規范值（±10%）［10］。須調整全橋吊桿索力，調索時控制單次單根吊桿索力與設計索力的差值在±5%內，使橋梁結構達到相對理想受力狀態，線形更接近設計線形。

3 吊桿索力調整數值模擬

3.1 有限元模型

采用MIDAS/Civil 2017建立了東苕溪特大橋主橋模型（圖2），模型全長116.0 m，計算跨徑112.0 m，寬15.0 m，高22.4 m。上行線吊桿編號如圖3所示。下行線編號與上行線相對應。

圖2 東苕溪特大橋主橋模型

圖3 上行線吊桿編號

3.2 吊桿索力調整方案

在成橋狀態下由系桿拱橋的兩端向跨中分8批，按設計值對11根吊桿索力進行調整，見表2。

表2 吊桿索力調整批次及設計值

3.3 模擬結果

調整11根吊桿的索力后，測試了全橋上下行共48根吊桿的索力。各吊桿索力調整前實測值、數值模擬值和原設計值對比見圖4。可見，按擬定方案調整吊桿索力，可以使上行線2、5、6、7、8、11、12、2'、3'、4'、8'、10'號，下行線1、2、4、8、2'、3'、5'、10'、11'號吊桿索力恢復至接近設計值。與調整前相比，調整后全橋吊桿索力分布相對均勻，但與設計值還有一定的差距，吊桿索力突然增大的問題沒有得到解決，上行線9號、下行線9'號吊桿索力分別比設計值增大了27.9%、30.1%，同時上行線10號和下行線的6、10號吊桿索力偏低。

圖4 各吊桿索力調整前實測值、數值模擬值和原設計值對比

4 吊桿索力調整現場施工

4.1 調整順序和基本要求

按數值模擬的調整順序和原設計值進行現場施工，吊桿索力調整期間必須停電，橋面上無列車活載。

4.2 索力調整張拉裝置

張拉裝置由下墊板、張拉螺母、張拉桿、張拉反力架、壓力傳感器、張拉桿螺母、組合千斤頂組成，見圖5。

圖5 索力調整張拉裝置

4.3 工藝流程

1）施工準備

查閱相關竣工圖紙，核實吊索規格、錨具尺寸等參數，為調整裝置設計以及傳感器的選擇提供依據。每天施工時間短，應配備足夠的施工人員及備用的設備，并仔細檢查設備狀態，減少故障的發生，提高天窗內的工作效率。

2）拆除護欄、吊桿錨頭防護罩和清理油脂

臨時拆除對調整有影響的爬梯及護欄，拆除吊桿錨頭防護罩，清理錨頭上的油脂。

3）張拉裝置安裝、調試

依次放置下墊板、旋入張拉連接頭和張拉桿，安裝張拉反力架、壓力傳感器、張拉桿螺母和組合千斤頂，接好油泵以及傳感器顯示器（圖6），完成張拉前的準備工作。

圖6 現場安裝張拉裝置

啟動油泵，緩慢進油，觀察吊桿錨固螺母與錨墊板的結合情況，待螺母剛剛脫離錨墊板時記錄傳感器數據，此值即為該吊桿的錨固索力。

4）正式調整吊桿索力

先將吊桿索力放松為0，然后分三級重新張拉至設計值，每級張拉值不應超過設計值的40%。根據傳感器讀數，記錄索力值。由監測單位復核索力，檢驗合格后，方可固定吊索錨具螺母，拆除張拉裝置，完成單根吊桿的張拉。

分8批（參見表2）對上行線2、2'、3、3'、4'、5、7號，下行線2、2'、3'、4號共11根吊桿的索力進行調整。

5）恢復吊桿錨頭防護罩和護欄

對11根吊桿索力全部調整完畢后拆除張拉裝置，給錨頭重新填充防腐油脂，恢復錨頭防護罩，并用封錨密封膠密封。將拆除的護欄恢復，清理現場雜物。

4.4 吊桿索力調整效果

分批調整11根吊桿索力后，現場實測了全橋48根吊桿的索力。實測值與數值模擬值對比見圖7。可知：①調整后上行線1、4號吊桿索力實測值分別比數值模擬值低6.6%、7.5%，其余吊桿索力相差不大；②調整后下行線1號吊桿索力實測值比數值模擬值大11.6%，下行線2、4、2'號吊桿索力實測值分別比數值模擬值低5.9%、5.1%、5.8%，其余吊桿索力相差不大。

圖7 調整后吊桿索力實測值與數值模擬值對比

5 結語

東苕溪特大橋下行線4號吊桿索力損失嚴重，制定了由系桿拱橋兩端向跨中分8批對11根吊桿索力進行調整的方案。數值模擬結果顯示，采用該方案可以將下行線4號吊桿索力恢復至接近設計值，全橋48根吊桿索力分布也比調整前均勻。現場調索完成后，全橋索力與有限元模擬值比較吻合。