系杆拱桥吊杆更换施工方案浅析

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摘要：由于钢管混凝土系杆拱桥既美观又经济，因此该桥型在我国上世纪80、90年代被大量采用并建成，为了确保此类桥梁运营过程中的安全，需要更换吊杆以及配套的锚具，其设计方案的合理性至关重要，本文结合芜湖市阳光大桥吊杆更换的实例，介绍了该桥吊杆更换方案以及相应注意事项，力求为同类桥梁吊杆更换提供了借鉴。

关键词： 系杆拱桥 吊杆更换 施工方案

一、桥梁概况

芜宣高速公路上跨立交桥（阳光大桥）位于芜湖机械工业园区，是该园区跨越高速公路向东发展、加强东西园交通连接的重要通道。桥梁结构形式为1×63m钢管混凝土系杆拱桥，全长83.36m，桥面净宽15m、总宽21.5m。上部结构为钢管混凝土拱肋，全桥共设置26根吊杆，行车道系为预制钢筋混凝土系梁、横梁和桥面板组成；下部结构为U形台身，扩大基础桥台。C40混凝土桥面铺装。该桥于2006年竣工通车。

二、吊杆更换的原则

2.1、吊杆更换过程中必须保证桥梁结构安全，不能因更换吊杆而损坏桥梁其他构件；

2.2、所用新吊杆应确保吊杆本身和桥梁整体结构在强度、刚度、和稳定性方面具有足够的安全储备，桥梁在更换吊杆后维持其原设计荷载；

2.3、吊杆更换应使吊杆索力和桥梁线形都进入拟定的设计状态，通过调索使得结构实际内力与结构设计内力差值最小，桥梁的受力状态接近理想的设计状态，控制点的标高接近设计的标高值或吊杆更换前的标高值；

2.4、所用新吊杆和锚具应尽量加以改进，满足新的标准，避免重复出现以前的病害，并且保证新吊杆耐久性使用；

2.5、更换后的吊杆应考虑再次更换的可能性，采用可更换式新吊杆；

2.6、吊杆更换方案应有较好的经济性，便于实施，具有良好的可控制性和可操作性；

三、 吊杆更换顺序

吊杆更换应编制相应的高速公路交通组织设计，交通组织设计既要满足吊杆更换过程中的安全，也要保证高速路的通行安全及便捷。吊杆更换总体原则从中间向两侧更换，从长吊杆向短吊杆更换。全桥共13对吊杆，吊杆更换分两个过程：首先进行非高速路范围的吊杆更换；然后进行高速路范围内的吊杆更换。

四、 吊杆更换施工要点

4.1、钢管柱放置处地基的处理

1、利用沥青路面作为支承面

将钢管柱置于沥青路面，底座混凝土与沥青路面之间设置1.5m×1.5m，最小厚度2cm，最大厚度为5cm的木契板。

2、台前支承

地面找平压实，浇筑找平层碎石混凝土，再浇筑尺寸为2m×6m，深度为0.2m的C30混凝土基础，最后将钢管支柱置于混凝土基础之上。

3、排水沟内支承

在更换吊杆前应先将沟浇筑C15碎石土混凝土将沟填平（深度为1.5m～2.0m），再浇筑2m×6m×0.2m C30混凝土基础。

4、波形梁护栏处支承

在更换吊杆前应先将护栏挡板拆除，浇筑1.5m×1.5m×0.2m C30混凝土基础。

4.2、支架的搭设

吊杆更换过程中，表面需搭设人工脚手架作为拱肋顶端处作业平台，支架总体布置图如图1所示。

图1 支架总体布置图

五、 吊杆拆卸及安装

1、旧吊杆的拆除

（1）首先凿除上下锚头封锚混凝土，使锚头螺母和锚垫板。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）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。

（6）利用卷扬机提升至可拆除合页板的高度后，从撑脚内拿出合页板，随后利用卷扬机将吊杆下方至桥面。

2、新吊杆的安装

原吊杆预埋管清理完毕，处理锚垫板的修补后应及时安装新吊杆，安装具体步骤如下：

（1）吊杆下端的螺母旋出，待用，上端与连接头和刚性拉杆在桥面连接好。

（2）刚性拉杆的一端与连接头连接，通过钢丝绳依次穿过刚性拉杆螺母、球矫装置、拱肋预埋管下到桥面与连接头连接，钢丝绳的另外一端连接卷扬机。

（4）用卷扬机把新吊杆吊起，从钢管拱预埋管自下而上穿入。

（5）吊杆露出上端锚头后，旋上端锚头螺母并拧紧。

（6）根据工程设计锚固的位置，调节上端或下端螺母相对锚杯或拉杆所处的位置。

（7）安装吊杆张拉连接头、张拉撑脚、千斤顶、张拉杆和张拉螺母等吊杆张拉设备，并调整对中。

（8）吊杆索力初次张拉到设计索力的90%，待所有吊杆更换完毕后，统一调索，张拉至设计索力。

3、调索

全桥26根吊杆全部更换完毕后，进行吊杆索力调整，调索的顺序从中间向两端对称进行。

六、 施工控制

吊杆更换施工过程中应对张拉设计索力值和桥面标高变化值进行双控，做到两者兼顾。

1、吊杆索力的监控

吊杆更换过程中，被更换的吊杆左右两侧相邻吊杆和与之横向对称处吊杆的索力监控采用振动频率法，被更换吊杆本身的索力监控可以采用油压表直接读数法。

吊杆更换过程中，吊杆索力若超过设计索力的50%，应停止施工，并查明原因。

2、标高的监控

利用全站仪对吊杆上下锚垫板处的标高进行监控。主要监控对象为被更换的吊杆左右两侧相邻吊杆和与之横向对称处吊杆，以及被更换吊杆本身。

吊杆的更换过程中，各测点处的标高变化值应控制在1cm内，超过这个限值应停止施工，并查明原因。

3、裂缝的观测

吊杆更换的过程还应对被更换吊杆周围的横梁、纵梁以及前面的裂缝进行观测，确保既有裂缝无扩展的趋势，无新裂缝的产生。若发现既有裂缝扩展或者有新裂缝的产生，应停止施工，查明原因。

七、结语

本文结合阳光大桥系杆拱桥，重点阐述吊杆更换的施工原则、施工过程和施工监控，满足设计和运营的要求。吊杆更换方案应有较好的经济性、良好的可控性和可操作性，吊杆更换应选择在温度稳定、交通量小的时段进行，尽量不影响被交道路的交通运行，必要时要进行交通组织设计及交通管制，本桥的吊杆更换施工方案也为同类桥梁施工提供了参考。