重慶渝合高速公路某橋斜拉索更換技術

晏國泰　洪德紅　黃　鎮　程建明

(武漢二航路橋特種工程有限公司　武漢　430076)

重慶渝合高速公路某橋斜拉索更換技術

晏國泰洪德紅黃鎮程建明

(武漢二航路橋特種工程有限公司武漢430076)

摘要結合重慶渝合高公路速某橋斜拉索工程實例，闡述了斜拉橋換索施工技術。介紹了施工前準備工作、換索施工設備的選擇、舊索拆除、張拉控制等關鍵工序，對施工中拆除舊螺母方法進行了重點介紹。針對危害橋梁結構、道路交通和通航安全的突發性事件，在施工方案選擇時，應該考慮縮短工期進度、減少投資、減少社會影響等因素。

關鍵詞斜拉索更換舊索拆除拆除舊螺母

重慶渝合高速公路某橋全長1 276.4 m，共計32跨，橋跨布置為3×30 m+2×180 m+27×30 m。主橋橋面全寬27.5 m，引橋橋面全寬24.5 m。橋梁上部結構主橋部分為2×180 m預應力混凝土單塔雙索面斜拉橋結構。斜拉索采用雙索面扇形布置，重慶、合川兩側上下游各設28對，全橋共112根，索距6 m，斜拉索采用Φ7高強低松弛鍍鋅鋼絲束，標準強度1 670 MPa。

2013年9月，一輛拖掛車著火，造成該橋合川岸下游側7號斜拉索燃燒，燃燒持續近20 min，7號拉索附近的6號、8號斜拉索受高溫炙烤、防護層變形，7號斜拉索PE保護層燒焦，平行鋼絲外露，對橋上的運營及橋下的通航造成重大安全隱患，事后進行外觀和索力測試，得出結論：合川岸下游側N5～N9 斜拉索的病害對橋梁承載能力和結構安全產生不利影響，存在較大的安全隱患。根據檢查結果和專家評審意見采取措施為：更換合川岸下游側N5～N9斜拉索；為確保大橋的運營安全，在換索完成前，應對大橋進行限載、限行、限速工作。

1　換索順序和總體工藝

根據索損壞嚴重程度進行更換(按照N7-N8-N6-N5-N9順序更換)，每索均按照控制索力進行張拉錨固。換索總體工藝如下[1-2]。

(1) 檢查拉索索力和橋面高程，并準備好換索工具。

(2) 安裝千斤頂，測試受損索的啟動索力，并逐漸拆除受損索。

(3) 檢查索塔及主梁索孔管道有無損壞，如有損害且有修復必要，則要進行修復。

(4) 檢查新索，同時固定端穿索并調整好錨圈及螺母位置、張拉端安裝張拉桿，起吊新索并穿索。

(5) 斜拉索張拉，張拉采取雙控，即對索力大小和橋梁變形進行控制。滿足后錨固。

(6) 重復上述工序，直至5根索更換完畢。

(7) 拉索全部更換完，重新測量全橋索力和橋面高程。如有異常，則對本次更換的5根斜拉索索力進行調整。

2　施工方案

2.1施工準備

(1) 橋面交通管制。根據現場實際情況，并結合設計、斜拉索更換施工的特點和業主不能阻斷交通的要求的需要，根據工程施工進展和施工節點時間情況， 施工期采取白天08：00～18:00進城(重慶)方向封閉，出城方向單道雙通。夜間僅占用進城方向應急車道施工。全天雙向禁止三軸及以上的貨車通行[3]。

(2) 橋面行車防護通道的搭設。為保證行車及行人的安全，根據業主要求，單幅通行時需搭設行車通道，預設通道長20 m、寬6 m、高5.5 m，主要采用腳手管搭設。通道面層下層滿鋪竹跳板，上層滿鋪防塵網，為減小風力，通道側面采用鋼絲網密封。

(3) 塔內施工平臺的搭設。塔內采用型鋼焊接施工平臺，并留設人洞方便設備轉運。

(4) 塔外施工平臺的制安。在對斜拉索進行更換過程中，因更換的斜拉索僅為5根，為了確保施工安全及方便施工，防止碎渣高空墜落，塔外施工平臺采用建筑吊籃。

(5) 梁端的施工平臺。梁端施工平臺采用現有的檢修小車作為梁端施工平臺。

(6) 塔頂挑梁制作與安裝。塔頂挑梁為斜拉索主提升設備，用于將舊索塔端錨頭下放至橋面，將新索塔端錨頭提升至塔端索套管口處進行掛設。塔頂挑梁為采用雙拼槽鋼[20a(拼接成口字型)，最大懸臂長度為1.0 m，偏離索導管中心線為50 cm。設計最大起吊重量為15 kN；同時考慮5 kN的橫橋向拉力，3 kN的縱橋向拉力。

采用MIDAS Civil設計計算得出最不利荷載組合下最大應力為128.9 MPa<235 MPa(發生在懸臂梁與支撐梁接口處)，最大位移為1.08 mm<2.5 mm(發生在懸臂梁前端)，滿足要求。其結構計算結果見圖1與圖2。

圖1　塔頂挑梁最不利荷載組合應力圖

圖2　塔頂挑梁最不利荷載組合位移圖

2.2換索施工設備的選擇

2.2.1施工設備的選型及布置

(1) 汽車吊選擇。汽車吊為橋面主要吊裝設備，負責索盤的吊裝，梁端拉索角度調整，配合展索。本次施工最重拉索3.24 t，選用16 t汽車吊。

(2) 卷揚機及滑車的選型與布置。根據卷揚機均布置于索塔根部橋面處，通過滑車導向根據用途不同分為下面幾種類型：①塔頂牽引卷揚機，用以牽引塔端錨頭及塔端張拉桿進入索套管臨時錨固;②塔頂挑梁卷揚機，用于塔頂挑梁滑車組提升裝置，用以提升斜拉索; ③橋面牽引卷揚機，用于牽引斜拉索及放索機橫、縱向移動完成斜拉索橋面展開及梁端掛設[4]。

2.2.2展索設備的選擇

斜拉索放索的目的：①安裝的需要；②舒展索體、散去扭力，使索在安裝時處于無應力自然狀態，有利于斜拉索安裝工程安全順利進行。斜拉索展索設施主要包括放索機、放索小車及索夾。

2.2.3斜拉索張拉牽引設備的選擇

(1) 張拉絲桿。張拉絲桿加工材質采用42CrMo，長度為30 cm與1.8 m 2種規格，直徑180 mm。

(2) 變徑螺母。變徑螺母加工材質采用42CrMo。變徑螺母的內、外徑根據斜拉索錨杯內徑與張拉桿型號進行確定。

(3) 張拉反力架。張拉反力架主要根據使用千斤頂的外形尺寸、斜拉索的張拉控制力等因素綜合考慮。

(4) 張拉千斤頂及配套油泵。張拉千斤頂根據斜拉索的張拉控制力進行選擇，盡量使每根斜拉索的張拉控制力在所用千斤頂允許能力的50%～85%范圍內。本工程選用4 000 kN穿心千斤頂。

2.3斜拉索牽引距離與牽引力的關系計算

根據該橋N5～N9號斜拉索舊索錨頭形式以及張拉、牽引力不同，由懸鏈線公式計算所得的牽引力與放松距離的關系，計算N5～N9號梁端放出一段距離斜拉索后，剩余牽引力按100 kN考慮。斜拉索拆除時采取先用張拉桿放1.5 m的硬牽(具體牽引距離與牽引力的關系見表1)，再用卷揚機穿滑車組將索放松至自然下垂狀態[5]。

表1　牽引力與牽引距離關系表

2.4舊索拆除

(1) 確定斜拉索的張拉端位置：本橋斜拉索張拉端位于主塔上。

(2) 利用反力架、連接器張拉錨桿、接力螺母、拉伸機，以新計算索力為依據進行拉索分級松張。卸索以變形為主控制索力變化，每次l～5 cm 放松。

(3) 利用千斤頂行程及引出桿螺母逐步放索，將張拉桿接長后通過千斤頂松出，直至錨頭松出一定的長度，以索力小于100 kN為塔端放索結束依據。

(4) 安裝橋面卷揚機，啟動卷揚機收緊斜拉索，至梁端錨頭螺母松動，拆除梁端錨固螺母，汽車吊配合將梁端錨頭拆除，使斜拉索處于松弛狀態。

(5) 拆除塔端千斤頂、撐腳，塔端拉索安裝索夾通過塔頂門架將塔端錨頭下放至橋面；舊索卸下后必須即時運出現場。

2.5新索安裝

新索安裝與舊索拆除的程序相反，先安裝塔端錨頭，后安裝梁端錨頭，擬定在梁端錨固后塔端張拉。

2.6斜拉索的張拉

斜拉索張拉統一在塔端進行，張拉程序為：初應力(20%σk)→40%σk→60%σk→80%σk→100%σk(持荷5 min)。張拉采用張拉力與伸長值雙控，張拉力與伸長值以P-S曲線標定數值為依據[6]。

3　施工中拆除舊螺母方法

大橋經過多年的運營，斜拉索錨頭長期外露在空間，出現不同程度的銹蝕，斜拉索更換過程中出現少量錨頭螺母無法正常拆除的情況，針對這種情況采取如下措施予以解決。

(1) 斜拉索放張前用柴油對外露的錨頭螺紋進行清洗，清除螺紋上油污灰塵以及銹渣等雜物。

(2) 提前在螺母與螺紋連接面處涂抹除銹劑，使除銹劑徹底浸透，使銹蝕螺母在拆除前有所松動。

(3) 外露螺紋清洗干凈后，認真檢查螺紋情況，對出現損傷以及變形的螺紋用銼刀或者螺紋打磨機打光磨平，確保外露螺紋平滑順直。

(4) 對于拆除有困難的螺母，可在螺母上繞上鋼絲繩，外端連接手拉葫蘆，利用手拉葫蘆對螺母施力用以旋轉螺母，在手拉葫蘆施力旋轉螺母過程中，利用小錘輕輕敲擊螺母，用以震動螺母，致使螺母松動。但每次不應松懈螺母過多，以防突發事件發生。

4　結語

(1) 重慶渝合高速公路某橋斜拉索更換施工從施工進場到收尾一共歷時1.5個月，斜拉索更換施工僅用5 d，施工過程中未發生任何安全事故。

(2) 這種類型的施工屬于突發性事件，將嚴重危害橋梁結構、道路交通和通航的安全，在施工方案選擇時，應該考慮加快工期進度、減少投資、減少對交通的影響等因素。

(3) 舊索拆除施工中拆除舊螺母是關鍵，由于大橋經過多年的運營，斜拉索錨頭出現不同程度的銹蝕，施工中出現少量錨頭螺母無法拆除，針對這類情況應分析原因，采取不同的措施予以解決。

參考文獻

[1]邵旭東.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]周孟波.斜拉橋手冊[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]晏國泰.重慶渝合高速某橋斜拉索更換施工組織設計[Z].武漢:武漢二航路橋特種工程有限責任公司,2014.

[4]盛海軍,李少芳,晏國泰.珠海淇澳大橋換索施工技術[G]. 中國公路學會橋梁和結構工程分會2007年全國橋梁學術會議論文集.北京:人民交通出版社,2007:1001-1009.

[5]晏國泰,李少芳,李旺準.印尼泗馬大橋斜拉索安裝技術總結[J].路橋技術,2010(2):72-75.

[6]晏國泰,謝金齊,李冰.斜拉橋斜拉索安裝牽引方法研究[J].交通科技,2012(4):33-35.

收稿日期：2015-04-27

Cable Replacement Technology of a Bridge of Chongqing Yuhe Expressway

YanGuotai,HongDehong,HuangZhen,ChengJianming

(CCCC Road & Bridge Special Engineering Co., Ltd., Wuhan 430071, China)

Abstract：In this paper, combined with a cable-stayed bridge of Chongqing Yuhe expressway, the cable replacement construction technology of the cable-stayed bridge is introduced, such as the preparation, equipment selection, demolition of old cable, tension control and other key processes, and demolition of the old nut is emphatically introduced. In view of the emergency endangering bridge structure, traffic and navigation safety, consideration should be given to shortening the construction period, reducing investment and the influence factors for the selection of construction scheme.

Key words:cable; replacement; dismantling old cable; the removal of the old nut

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.005