換索技術(shù)在斜拉橋加固施工中應(yīng)用

1、換索技術(shù)在斜拉橋加固施工中應(yīng)用摘要:以某斜拉橋換索工程為例，重點(diǎn)介紹了斜拉橋換索過(guò)程中增設(shè)的臨時(shí)拉索設(shè)計(jì)方案及其換索的施工過(guò)程，為我國(guó)20世紀(jì)70,80年代同類(lèi)型斜拉橋換索總結(jié)出了寶貴經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:斜拉橋換索臨時(shí)拉索在過(guò)去的50年內(nèi)，全世界修建了數(shù)百座各種類(lèi)型的斜拉橋，我國(guó)的斜拉橋數(shù)量也已超過(guò)100座。但由于斜拉索的防護(hù)技術(shù)不盡完善，拉索施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，在橋梁運(yùn)營(yíng)若干年后，不可避免地會(huì)出現(xiàn)斜拉索腐蝕問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外一些斜拉橋（如:德國(guó)的科爾布蘭特橋、委內(nèi)瑞拉的馬拉開(kāi)波湖橋、英國(guó)的伍埃橋、我國(guó)的濟(jì)南黃河大橋等）不得不換索，以保證橋梁安全和繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。因此，斜拉橋換索成為具有工程實(shí)踐意義的重要

2、課題。斜拉索作為斜拉橋的主要受力構(gòu)件，可以說(shuō)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(diào)整結(jié)構(gòu)整體受力和一些出現(xiàn)病害的拉索要進(jìn)行換索工作，一些斜拉橋換索設(shè)計(jì)的做法是：對(duì)拉索進(jìn)行逐根更換，以換索前實(shí)測(cè)的索力為依據(jù)，換索過(guò)程中不改變?cè)兴髁透叱?。也就是說(shuō)，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(guò)程中臨時(shí)拉索的使用就變得尤為關(guān)鍵。本文以一座舊斜拉橋的換索施工，重點(diǎn)講述了臨時(shí)拉索在換索過(guò)程中的重要作用及臨時(shí)拉索的設(shè)計(jì)。1工程概況某橋?yàn)椋?9+88.8+39）m鋼筋混凝土斜拉橋，橋梁全長(zhǎng)173.28m,三跨雙臺(tái)、雙塔雙索面斜拉型對(duì)稱(chēng)布置，主橋采用墩、塔固

3、結(jié)、橋面系支承體系。橋面凈寬2x1.0m（人行道）+6.0m（行車(chē)道）。橋梁為雙塔對(duì)稱(chēng)布置,塔架為“A字形框架;拉索為雙索面扇形布置，每塔六對(duì)。主梁由兩箱形梁和行車(chē)道板組成。橋梁設(shè)計(jì)荷載：汽一10、履一50，于1987年12月竣工34。2006年10月3日，該橋2號(hào)塔一根斜拉索突然斷開(kāi)。經(jīng)研究，該橋的加固方案為：基于目前鋼索銹蝕相當(dāng)嚴(yán)重，應(yīng)該更換該橋全部斜拉索。每塔除一號(hào)拉索為單索外，其余5對(duì)均為雙索，全橋原有拉索88根,設(shè)計(jì)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(cè)及結(jié)構(gòu)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(yùn)營(yíng)，對(duì)該橋進(jìn)行了全面的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明

4、：（1）斜拉索鋼絲銹蝕、斷裂。該斜拉橋的防護(hù)采用套管壓漿法：套管與鋼索之間的空隙內(nèi)壓注水泥漿，由于當(dāng)時(shí)施工工藝條件差，采用套管壓漿法壓漿時(shí)水泥漿液大多數(shù)未充盈至主塔索管頂部，導(dǎo)致主塔索管下口斜拉索鋼絲腐蝕嚴(yán)重，氧化、水、電化電位、持續(xù)作用于高強(qiáng)鋼絲的拉應(yīng)力等因素引起鋼材腐蝕，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂縫。拉索護(hù)套劃傷、開(kāi)裂以致剝落，而沒(méi)有得到及時(shí)的修補(bǔ)，鋼絲直接暴露在空氣中產(chǎn)生銹蝕，大部分斜拉索銹蝕嚴(yán)重，已發(fā)現(xiàn)兩根拉索斷裂，部分拉索接近斷裂。（2）梁體病害。經(jīng)檢查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),箱梁病害比較嚴(yán)重，全橋箱梁寬度大于0、15mm的裂縫共長(zhǎng)128m,其中中跨無(wú)索段箱梁已斷裂，斷裂寬度達(dá)3cm。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,該橋斜拉索

5、病害已經(jīng)非常嚴(yán)重影響了該橋使用的耐久性和結(jié)構(gòu)的安全性，為確保換索施工的安全性和施工質(zhì)量，因此必須增加臨時(shí)拉索以保證換索順利進(jìn)行。3臨時(shí)拉索的設(shè)計(jì)斜拉橋是由塔、梁、索組成的空間結(jié)構(gòu)，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(huì)導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線性的改變。由于原橋斜拉索已出現(xiàn)各種病害，為了增加換索的安全系數(shù)，換索時(shí)外側(cè)索退出工作，主梁彈性支撐點(diǎn)減少，對(duì)主梁不利,綜合考慮各方面因素，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算分析，在換索拆除外側(cè)拉索前，在要拆除索面正上方1.5m處增加平行于舊索的臨時(shí)拉索，這樣既改善了舊索的受力又能通過(guò)增加主梁的彈性支撐點(diǎn)提高了梁體的抗彎能力。在換索拆除外側(cè)拉索前，在要拆除索面正上

6、方1.5m增加平行于舊索的臨時(shí)拉索，臨時(shí)拉索張拉力與原索設(shè)計(jì)值或?qū)崪y(cè)值一致，臨時(shí)拉索設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖2。臨時(shí)拉索主要滿足：在主梁、主塔上面圍圈原理和大噸位吊車(chē)采用鋼絲繩架梁原理一樣，鋼絲繩與主梁、主塔彎曲點(diǎn)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(chǎn)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(gè)主塔上對(duì)稱(chēng)的臨時(shí)拉索必須對(duì)稱(chēng)張拉，張拉力與原外側(cè)索設(shè)計(jì)值或?qū)崪y(cè)值一致。臨時(shí)拉索張拉后，待新拉索安裝完畢，再卸載臨時(shí)拉索，移至下一工作面。換索

7、和張拉工作，為盡量避免日照高溫對(duì)結(jié)構(gòu)的影響時(shí)間，一般應(yīng)在早上10點(diǎn)以前進(jìn)行或者天氣溫度比較低的時(shí)間進(jìn)行。4換索施工過(guò)程（1）換索卸索工具：錨桿、卷?yè)P(yáng)機(jī)、氣割、千斤頂、反力架、倒鏈、三角架、鉆具。（2）在更換斜拉索時(shí)，每索均按原實(shí)測(cè)索力進(jìn)行張拉錨定。換索順序從損壞的一根索開(kāi)始更換，更換后索力應(yīng)和另一邊索力相等，由短索開(kāi)始逐索更換至最長(zhǎng)索，同一長(zhǎng)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(shí)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5mm的空隙，然后取出更換。（4）全部的索更換完，并拆除橋臺(tái)墊石后，重新測(cè)定全橋索力和橋面標(biāo)高，根據(jù)實(shí)測(cè)值再?gòu)埨M(jìn)行索力調(diào)整使其整體線形、索力皆滿足設(shè)計(jì)要求。(5)同一索號(hào)的斜拉索全部更換完畢后，除進(jìn)行索力影響面的測(cè)試外，還應(yīng)該進(jìn)行鄰近點(diǎn)橋面高程測(cè)量,根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，決定是否調(diào)整索力。(6)為防止鋼索再次被碰壞，在拉索外面增加4m長(zhǎng)護(hù)索鋼管。5結(jié)語(yǔ)以某斜拉橋換索工程為背景，重點(diǎn)介紹了臨時(shí)拉索的設(shè)計(jì)在斜拉橋換索過(guò)程中的重要作用和舊斜拉橋換索的施工過(guò)程，本次成功換索同樣為我國(guó)20世紀(jì)70,80年代的同類(lèi)型斜拉橋換索總結(jié)出了寶貴經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)蔣偉平,李亞?wèn)|,徐俊斜拉橋換索設(shè)計(jì)方法探討J.結(jié)構(gòu)工程師,201