斜拉橋換索施工技術(shù)淺析
2010-10-20
1.工程概況
某橋為(39+88.8十39)m鋼筋混凝土斜拉橋，橋梁全長173.28m，橋面凈寬2×1.0m(人行道)+6.0m(行車道)。橋梁為雙塔對稱布置，塔架為A字形框架；拉索為雙索面扇形布置，每塔六對。主梁由兩箱形梁和行車道板組成。橋梁設(shè)計荷載：汽一10、履一50，于1987年12月竣工。
2006年10月3日，該橋2號塔一根斜拉索突然斷開。經(jīng)研究，該橋的加固方案為：基于目前鋼索銹蝕相當嚴重，應(yīng)該更換該橋全部斜拉索。
2.前期準備工作內(nèi)容
2.1結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查
1) 斜拉索：上下錨頭處及錨箱銹蝕狀況；橋塔索孔管道及主梁索座與索孔管道原有灌漿填充密實情況；原橋施工中用混凝土封錨的部位及數(shù)量；原橋高強鋼絲斷絲情況及銹蝕狀況。2) 橋塔及上下部結(jié)構(gòu)病害檢測。
2.2 施工設(shè)備機具要求
1)為滿足換索工程的工藝需要，需設(shè)中橫梁工作平臺及全塔下的箱斗式防護平臺、塔上下掛籃、工作爬梯以及為下錨箱卸、掛索及檢測用的主梁下桁車吊籃和倒鏈。2)對換索工作中應(yīng)配套的機具，如卸索、掛索的連接器，張拉螺桿引出桿、千斤頂、油泵、反力架、墊板等所有儀器、設(shè)備、配件、加工件均需具有原材質(zhì)證書，探測試驗報告，配套儀器全部按期標定、校驗。
2.3索力及位移測試
1)索力測定；2) 橋面高程的測定；3) 溫度變化對橋面高程影響的測試；4)有條件時可進行橋塔水平位移的觀測。
2.4上下錨筋、錨杯、錨管的清理工藝及檢測
1) 打開原上錨杯鋼護筒，清絲除銹，并逐個和加工好的連接器配套，試安裝后待用；對錨筋墊板檢查補強；錨杯外露長度做好記錄，對應(yīng)經(jīng)處理好 的錨杯刷機油除銹， 并用塑料布封閉三層待用，為換索做好準備。2)利用檢測橋的行車吊籃，在其端部加高，組成工作臺及防護欄桿，對下錨箱外封鋼板氣割清除，空壓機配以風鎬鑿除下錨箱內(nèi)混凝土。清理錨杯后，測量并記錄錨杯外露長度。3) 在上下錨箱清理工作完成后，即著手對上下錨管的清理。由于下錨管直徑較小，且管中底部澆筑了素混凝土，清理工作較難。清理時，先拆除橡膠減振器，將混凝土索座鑿除，將多余錨管割除，氣割時注意對索的保護，確保不損傷拉索，利用長短不同的電鉆，風鉆及鋼桿將錨桿內(nèi)清理干凈，然后在底錨桿和索管之間進行防護、在接點處采取注塑防護，嚴防雨水入侵。換索前必須完成此項工作。4)混凝土索座的清理。
3 .斜拉橋換索施工工作內(nèi)容
3.1 換索工序設(shè)計的主要內(nèi)容
1)安裝橋塔的下橫梁臨時支座，并且支座與主梁底保持10mm的空隙；2) 換索的程序：由雙塔同時反對稱進行，由內(nèi)索開始逐索更換直至外索，最后更換垂直吊索；3)同一索號的斜拉索每次于塔柱兩側(cè)對稱各更換一束，更換完成以后，與另一塔柱兩側(cè)再對稱各更換一索，交替進行，直至該索號全部束均更換完畢后，再進行下一索號的更換；4)在更換斜拉索時，每索均按設(shè)計給定的索力進行張拉錨定，待同一索號斜拉索全部束均更換完畢后，全部的束再同時張拉進行索力調(diào)整，使其達到給定的索力；沒有特殊情況、該索不再進行二次張拉調(diào)索；5)同一索號的斜拉索全部更換完畢后，除進行索力影響面的測試外，還應(yīng)該進行臨近點橋面的高程測量，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，決定是否調(diào)整索力。
3.2換索施工過程
1)換索卸索工具：錨桿、卷揚機、氣割、千斤頂、反力架、倒鏈、三角架、鉆具。2)在更換斜拉索時，每索均按原實測索力進行張拉錨定。換索順序從損壞的一根索開始更換，更換后索力應(yīng)和另一邊索力相等，由短索開始逐索更換至最長索，同一長度索從中索向邊索，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，并拆除橋臺墊石后，重新測定全橋索力和橋面標高，根據(jù)實測值再張拉進行索力調(diào)整，使其整體線形、索力皆滿足設(shè)計要求。5)同一索號的斜拉索全部更換完畢后，除進行索力影響面的測試外，還應(yīng)該進行鄰近點橋面高程測量，根據(jù)測試數(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長護索鋼管，型號為4127×7。
3.3換索的工序步驟
1)更換每根斜拉索前，先測出需更換索的索力和橋面標高，及此索前后3排索力和橋面標高，再進行拆除安裝；2) 安裝索塔懸掛腳手支架及張拉千斤頂，并檢查千斤頂與油壓表、傳感器同步工作的可靠性；3)安裝主梁索錨固處橋下懸掛移動掛籃；4)檢查新索，確定新索無缺陷后等待起吊，重點檢查錨杯與錨圈螺紋連接是否順滑，外防護有無損壞；5)啟動張拉原索并逐漸拆除，準確量測起動索力；6)檢查索塔及主梁索孔管道有無損壞或修正的 必要；7)固定端穿索并調(diào)整好錨圈及螺母位置、張拉端安裝引出桿，起吊新索并穿索；8)進行張拉，張拉到指定的索力與千斤頂、油壓表及傳感器、 索力測力儀數(shù)值校合后錨定；9)測定該索的索力是否達到設(shè)計值，確定橋面標高是否達到原先設(shè)計值；測定此索前后3根索的索力及橋面標高是否滿足設(shè)計值，如果有一項不滿足，則重新調(diào)整索力；如果滿足則本根索的換索工作結(jié)束，移動千斤頂和支架至下一根索，按上述工序重復進行，直至全部索更換完畢。
3.4換索前卸索工藝要點
1)利用反力架、連接器張拉螺桿、接力螺母、拉伸機，按新計算索力為依據(jù)，雙塔反對稱、單塔雙向?qū)ΨQ同時進行拉索分級松張。卸索以變形為主控制索力變化，每次1cm～5cm同步放松。放松時密切注意兩側(cè)松張的索力，變形保持同步，以保證索塔兩側(cè)不產(chǎn)生偏載，受力平衡。2)利用千斤頂行程及引出桿螺母逐步放索，待拉索無應(yīng)力時(一般不高于1MPa)，再用塔柱上卷揚機滑車卡緊拉索，先卸下千斤頂反力架、引出桿，再利用卷揚機將索 徐徐放下?？紤]到原索壓漿后剛度大，不宜彎折，則宜在橋面上設(shè)卷揚機動力牽引，引導放下，同時固定下索端，然后在下錨管出口處用氣割逐絲割斷舊索，分別卸下運出現(xiàn)場。
3.5 新索安裝工藝要點
1)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。油泵開動少許供油，千斤頂張拉缸保持適量的油壓后(約1MPa)，調(diào)整千斤頂反力架，使之與錨管在同一軸線上。2)張拉采用張拉力與伸長值雙控，分級張拉，持荷5min，其目的是為了使雙向千斤頂張拉力均衡進行，避免索塔單向受力過大。待同一索號斜拉索雙塔反對稱、單塔雙向?qū)ΨQ同時進行張拉達到給定的索力后(設(shè)計控制應(yīng)力)，沒有特殊情況， 該索不再張拉。3)南北塔橋面高程測量應(yīng)在卸索前、卸索后、張拉后分三次進行，測點主要是斜拉索在主梁錨固處和橋的跨中，以密切注意橋面高程變化。施工完成后，對以前完成的索的標高重新復測，為換索的全過程提供驗證依據(jù)。4)對拉索張拉的量測，以施工中標定配套的油壓表控制張力，配以傳感器作為自檢手段，同時按計算及檢測結(jié)果為依據(jù)調(diào)整指令，完善最終的張拉控制作為自檢手段。
4. 換索時段的選擇
換索的準備工作，如安裝支架和千斤頂，清理索孔管道等，一般應(yīng)在白天進行，即上午8時至下午18時。換索和張拉工作，為盡量避免日照對結(jié)構(gòu)的影響和避開交通量高峰時間，一般應(yīng)在晚上10時(22點)至次日凌晨6時之間進行。測定索力時應(yīng)中斷交通，并移出施工荷載。
5.換索期間交通量的控制
由于換索施工與加固維修同時作業(yè)，大量的人員交叉進行現(xiàn)場作業(yè)且將部分機具、設(shè)備、腳手支架置于橋上，因此與橋上交通形成較大的相互干擾。為保證橋梁結(jié)構(gòu)、人員、車輛的安全，在施工期間設(shè)專門的人員對交通進行管制。換索時段，應(yīng)限制交通及人員通行；張拉和測定索力時，暫時中斷交通。
6. 換索后的測試鑒定
斜拉索更換后，為驗證換索后主橋的工作狀態(tài)，需進行鑒定試驗。鑒定試驗內(nèi)容包括索力、橋面高程、主梁控制斷面應(yīng)力、主
橋的動力特征等。
7.換索要求
索張拉力為設(shè)計值，保證橋面標高仍為原先實測標高，其余前后3排索力和橋面標高基本不變，完成安裝后，再更換下一個斜拉鋼索，直至各索全部更換完畢。
8.結(jié)語
本文介紹了斜拉橋換索施工的工作內(nèi)容和工藝措施，實踐證明，該橋換索后工作性能良好，達到設(shè)計指標，施工方便，對原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生新的損傷， 可作為同類工程的參考。
