彩虹桥吊杆更换施工方案浅析

彩虹桥吊杆更换施工方案浅析

谭建军

南京市城市道路管理中心 南京市 210000

[摘要]  本文以南京市现役彩虹桥吊杆以及配套锚具更换施工为基础，介绍了该桥吊杆更换施工方案的比选，阐述了吊杆更换的注意事项、施工流程、施工要点和指标控制，为今后同类桥梁施工提供了有益的思路和参考。

[关键词]  吊杆更换   方案比选   施工要点  指标控制

一、桥梁概况

彩虹桥始建于2000年，为一座跨径59m下承式混凝土系杆拱桥，矢跨比为1/4.46。拱肋采用钢筋混凝土结构，系梁采用1.8×1.2m的箱型断面。吊杆由φ7预应力高强钢丝组成，吊杆间距4.8m，总计22根。下部结构采用桩柱式桥台、桩基础。

经过多年运营，通过桥梁定期检测发现吊杆存在吊杆护套开裂、锚头锈蚀与变形、索体腐蚀等多种病害，且依据相关标准吊杆已达到设计使用年限。为保障桥梁安全运行，相关责任单位计划开始实施全桥吊杆更换工程。

二、注意事项

在制定吊杆更换施工方案过程中，着重考虑以下几点注意事项：

1.更换作业需要确保桥梁本体结构的安全，不得因更换施工而影响造成其他构件的破坏甚至整体垮塌；

2.更换的新吊杆应使吊杆本身和桥梁整体的强度、刚度和稳定度储备都有相当的富余，在更换吊杆后桥梁原设计荷载等级不能降低；

3.更换完成后在吊杆索力和桥梁线形方面要与最初设定的结构状态基本重叠，完工后结构实际内力与设计内力之间偏差尽可能趋小。另外桥梁的受力接近理想的弹性或者弹塑性状态，对于关键控制点处的标高趋近更换作业前的标高值；

4.积极采用新标准，新技术，所用的吊杆和锚具应避免出现以前的缺陷和病害，并且保证耐久可靠；

5.更换后的吊杆还应为若干年后再次更换提供施工便利条件，优先采用可调式可替换吊杆；

6.吊杆更换方案应有较高的经济指标，节约成本，具有较好的适用性和可推广性。

三、过程分析

（一）方案比选

在综合研究吊杆更换作业注意事项的基础上，考虑了两种吊杆更换方法。一是通过安装临时吊杆系统时，整跨同时更换吊杆。二是在桥面劲性系杆端部吊杆处组装工作平台，从每拱跨两端向跨中交替逐对拆除,并相应的换上新吊杆。

综合考虑施工技术难易程度，施工周期和施工经济性等多种因素，本工程最终决定采用第二种施工方法。

（二）施工流程

整个施工过程包括废旧吊杆拆除、新设吊杆安装、索力调整等若干工序。吊杆更换流程如图1所示

图1 吊杆更换流程

1.废旧吊杆的拆除

首先凿除上下锚头封锚混凝土，使锚头螺母和锚垫方板裸露。 安装连接套、张拉杆、张拉撑脚等张拉套件；张拉横梁底缘的千斤顶，对钢管柱进行预压，使得梁底与柱顶的接触紧密。利用千斤顶张拉力将吊杆原锚固螺母张拉至可松动螺母的力值（约为原索力值的110%-120%）的情况下解除全部张拉力，使吊杆处在无应力状态下，同时梁底的千斤顶也应同时顶升，最终顶升力控制在原索力的2/3左右。 利用张拉螺母锚固，拆除合页板，将吊索原上螺母提至撑脚空间至顶部。 吊杆上螺母提至撑脚内部顶部后，从新装入合页板，再次利用转换螺母锚固；拿出吊杆上螺母及拆除张拉千斤顶和张拉螺母。

利用吊车提升至可拆除合页板的高度后，从撑脚内拿出合页板，随后利用吊车将吊杆倒伏堆至桥面。

图2 旧吊杆的拆除

 2.新设吊杆的安装

及时打扫拔除废旧吊杆的预埋管，完成底座锚垫方板的修补后按工序逐步安装组合新设吊杆就位，具体步骤如下：

（1）吊杆下端的螺母慢慢拧开，放置备用，将上侧与连接配件和桥梁劲性钢拉杆连接牢固。

（2）劲性钢拉杆的一侧与连接配件固定，将劲性钢拉杆螺母、球铰、拱肋预埋套管通过钢丝绳逐个串连到桥面与连接配件固定，最终连接到现场吊车吊钩。

（3）启动吊车缓慢把新设吊杆起吊，从桥梁拱肋预埋套管自下而上插进孔道中,吊杆穿出后继续上提,直到方便采用吊车将下部吊杆纽件从横梁上方穿入横梁孔道内为止。

（4）待吊杆上端锚头完整穿出，随即拧紧端锚头上部螺母。

（5）本工程锚固位置位于下端，调节相对锚杯或拉杆所处的位置相应部位的螺母。

（6）安装就位吊杆张拉连接配件、千斤顶、张拉杆和张拉螺母等吊杆张拉设备，逐个调整使其对齐完毕。

图3 新设吊杆的安装

3.索力调整

全桥22根吊杆全部更换完毕后，要根据观测数据确定是否进行吊杆索力调整。一旦确定需要进行吊杆索力调整，按照吊杆索力初次张拉数值为设计值的80%，调整时按减半、减半再减半的原则同步施加。从尽可能缩减调整步骤和调整次数角度出发,我们建议在全桥调整之前应准确测量出实际情况下的索力数值和现场吊杆标高,为下一阶段合理确定调索程序和步骤明确依据。

（三）施工要点

    在施工现场中重点做好支承处理、支架搭设、对称拆除、防护处理和指标控制等几个方面内容。

1.钢管柱支承处地基的处理

将钢管柱置于沥青路面，底座混凝土与沥青路面之间设置2.0m×2.0m，厚度2.5cm到5cm的木质方板。

2、梁板护栏处支承

在更换吊杆前需先行将护栏处挡板拆除，浇筑2.0m×2.0m×0.4m 的C30素混凝土基础。

3.支架的搭设

吊杆更换过程中，表面需搭设人工脚手架作为混凝土拱肋顶部施工平台，临时水平劲性系杆布置图如图4所示。

                  图4 临时水平劲性系杆布置图

　4.对称拆除

吊杆的拆除应从两头向跨中交替逐对对称,即每拆除一对废旧吊杆,则同步换上一对新设吊杆，在桥面下横梁的临时水平劲性系杆端头处搭设工作平台,梁底托架也需要安装固定。张拉辅助钢索达到设计拉力数值后,用机具分离旧吊杆钢丝。测量桥面标高有无发生较大变化,在确认安全无误后割断桥梁拱肋顶面的废旧吊杆。此种方法简单来说就是“拆一换一”。

5.防护处理

新设吊杆张拉调节完成后,进一步拆除现场临时兜吊系统,并对全部吊杆进行防锈防水防腐蚀处理，如安装防水装置和吊杆保护罩，向锚杯及吊杆保护罩内灌注足量防腐油脂。

6.指标控制

吊杆更换施工过程中注意对张拉设计索力、桥面标高变化和结构裂缝开展若干指标进行勤观测严控制，尽力做到兼顾不偏废。

（1）索力的观测

采用振动频率法对吊杆更换过程中被更换的吊杆左右相邻吊杆和横向对称处吊杆的索力进行观测，而被更换吊杆本身的索力则可以用油压表直接读取。

在吊杆更换过程中，如果吊杆索力超过原设计索力的75%，应立即停止施工，待查明原因后方可进行下一步施工。

（2）标高的测控

采用全站仪对吊杆上下锚垫方板处标高实时观测。被更换的吊杆本身，左右两侧相邻吊杆和与之横向对称处吊杆为主要观测目标。

吊杆的更换过程中，各测点处的标高变化值应严格控制在0.5cm以内，一旦超过限值应立即停止施工，待查明原因后方可进行下一步施工。

（3）裂缝的观测

吊杆更换过程中，还应对被更换吊杆周围的纵横梁等构件的裂缝开展进行观测，施工不致造成既有裂缝宽度深度的进一步开展，也没有新造裂缝的出现。若发现既有裂缝开展或者有新造裂缝的出现，应立即停止施工，待查明原因后方可进行下一步施工。

四、结论展望

本文以彩虹桥系杆拱桥吊杆更换施工为例，重点阐述吊杆更换的施工全过程，分析了不同施工方案的优劣，介绍了施工流程和控制指标内容。此次吊杆更换施工比原计划提前15天完工，检测结果显示桥梁结构指标安全稳定。实践证明方案实现了经济性、技术性和适用性的统一，今后可探索进一步扩展到更大跨径和其他环境下系杆拱桥吊杆更换应用实践。

参考文献

[1]廖初刚,唐咸远.某大跨度钢管混凝土拱桥的吊杆更换[J].四川建筑,2010(2).

[2]朱康.混凝土拱桥吊杆更换技术研究[J].山西建筑,2010.3.

[3]华人庆.拱桥吊杆的常见病害分析[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2010.3.

[4]蒋月琴,彭卫.拱桥吊杆病害分析与更换工艺[J]华东公路,2009.11.