達渝高速公路州河大橋吊桿更換施工方案

段 偉

(四川交投建設工程股份有限公司，四川成都 610041)

達渝高速公路州河大橋吊桿更換施工方案

段 偉

(四川交投建設工程股份有限公司，四川成都 610041)

文章結合州河大橋維修加固治理項目，分析了該橋結構中的典型病害和解決方案，并針對柔性新吊桿索體更換施工，提出了采用臨時吊桿托換法更換吊桿的施工方案，介紹了施工的主要程序和關鍵問題，并設計制作了臨時吊桿體系和兜吊系統。結果表明，該方案傳力明確、安全可靠、施工簡單。

公路橋梁； 中承式鋼管混凝土桁架拱； 吊桿更換； 施工

近年來，國內多座鋼管混凝土拱橋由于吊桿銹蝕、傾斜、斷絲等原因而出現了嚴重病害甚至垮塌[1-3]。吊桿作為中(下)承式拱橋結構的關鍵構件，長期處于高應力工作狀態，因此其合理設計、定期檢測和維護及修繕加固對于保證結構安全性、提高耐久性等具有重要意義。

由于早期的拱橋結構設計未考慮運營期間的吊桿更換問題，一般按永久吊桿進行設計，而由于防腐、設計、施工或超載等原因，吊桿往往容易出現結構性損傷或耐久性問題而必須進行更換，使得吊桿更換的設計和施工具有重要性和特殊性。本文結合達渝高速公路州河大橋維修處治項目，介紹采用臨時吊桿托換法進行吊桿更換施工的主要工作程序和施工要點。

1 工程概況

州河大橋位于達渝高速公路達州市通川區內，主體結構采用中承式鋼管混凝土桁架拱，凈跨160 m，圓弧形拱軸半徑94.607 m，計算跨徑163.015 m，矢跨比1/3.5，桁高3.5 m。邊肋、中肋的主鋼管規格均為φ351×8，數量分別為4根和6根，鋼管內充填C40混凝土。設計荷載為汽超-20級，掛-120，人群荷載3.5 kN/m2。鋼管拱肋分5段現場拼裝完成后采用纜索吊裝施工，每段平均重量18 t(邊肋)至32 t(中肋)。橋面結構采用無粘結預制預應力空心板，板梁直接置于橫梁上，橋面系為先簡支后連續。州河大橋總體風貌如圖1所示。

圖1 州河大橋實景

吊桿由高強平行鋼絲束和外套鋼管組成，橫向間距10 m，每根吊桿的鋼絲束包含91根φ7鋼絲，外套鋼管內灌砂漿、細石混凝土和彈性膩子，鋼管表面噴涂鎂合金進行防腐。錨具采用DM7-91型鐓頭錨，錨下預埋鋼筋網、墊板、鋼管，拱肋上設置B型錨具，橫梁上設置A型錨具，上下錨頭均設置φ6.5鋼筋網(5 mm×5 mm)，并用C50混凝土包封。

2 質量現狀及評估

州河大橋于2000年6月竣工，2010年業主委托檢測機構對整橋進行了全面檢測，根據檢測報告結果，州河大橋存在以下幾方面病害。

2.1 主拱圈及橫撐

由于節點混凝土及鋼管外包混凝土與鋼管變形不協調，混凝土表面出現大量網狀裂縫，部分橫撐與主拱連接的節點、拱肋腹桿出現嚴重開裂。

實測拱軸線位置與設計軸線偏差較大，主要原因是橋梁施工中鋼管勁性骨架發生了較大變形。

2.2 吊桿及錨頭

外套鋼管接頭部位發生較嚴重銹蝕(圖2)，導致永久吊桿出現不同程度的受損。個別吊桿傾斜造成鋼絲磨損，部分錨頭未完全封閉，局部銹蝕。為防止銹蝕擴展至內部鋼絲，有必要采取防腐措施、更換吊桿或改變吊桿形式等手段消除安全隱患。

圖2 吊桿根部鋼套管嚴重銹蝕

2.3 橫梁、T梁

橫梁和T梁側面豎向裂縫較普遍，部分橫梁豎向裂縫寬度超過0.2 mm。

3 維修治理方案

根據州河大橋結構技術狀態評定結果，該橋以屬于二類橋梁，應對吊桿、錨頭等部件進行適當維修。經多方案比較，最終確定在對全橋裂縫進行閉合處理基礎上對全部吊桿進行更換，為更好地適應受力和變形，并采用柔性成品吊桿——GJ15-25環氧噴涂鋼絞線整束擠壓拉索，以便于檢查和再次更換(《公路工程技術標準》規定吊桿等可更換部件設計使用年限為20年)。

以下介紹吊桿更換施工的主要程序和要點。

3.1 工作程序

吊桿更換施工施工程序如下：

(1)確定吊桿橫梁中心線，并標注于橋面；

(2)依據橋面蓋梁中心線位置放樣開孔，并留出吊帶空位；

(3)拱背臨時承重鋼橫梁支墊齒塊放樣；

(4)在齒塊大樣位置植筋、埋橫梁鎖緊預埋環、綁扎鋼筋、支模并澆筑C40混凝土；

(5)在齒塊上安裝支座、臨時承重鋼橫梁、定位并鎖緊；

(6)安裝液壓千斤頂、臨時吊桿系等；

(7)預收緊臨時吊桿，檢查各部位和部件是否正常、有效、可靠，填寫驗收表并簽字明確檢查驗收責任；

(8)將2根臨時吊桿千斤頂并聯，以保證2根吊桿在提升過程中與千斤頂行程同步；

(9)勻速頂升千斤頂直至完成吊桿更換。

3.2 吊桿更換施工要點

由于該拱橋橋面系為先簡支后連續，整個結構傳力明確，每對吊桿的永久荷載即橫梁自重和一孔橋面系重量之和。經計算，中肋、邊肋單根吊桿分擔的恒載分別約810 kN和700 kN。

為不改變原結構傳力體系和保證吊桿更換期間結構安全，在原吊桿移除前首先在待更換吊桿附近位置安裝臨時吊桿，即在拱頂相應位置安裝由2根I56b工字鋼組成的鋼橫梁并在支座處鎖緊(圖3)，緊貼橋面蓋梁兩側各鉆一個φ100的孔洞用以穿8φS15.2的標準鋼絞線，并通過專門的連接裝置與鋼支架兜吊系統連接后錨固于橋面橫梁底面形成臨時吊桿體系，上端為張拉端(圖4)，從而將1根永久吊桿的荷載平穩轉換到2根臨時吊桿。每根鋼橫梁兩端吊桿同時進行更換。

接下來進行原吊桿移除(圖5)、新吊桿安裝等，施工時在橋面橫梁原吊桿位置鉆孔取芯，將舊吊桿取出并廢棄，并在拱肋上重新鉆孔安裝預埋鋼管、澆筑新錨座。

最后，安裝可調可換式新吊桿索體。同時為防止再次出現雨水侵蝕，除對桿身環氧噴涂并外擠HDPE外，在吊桿根部和錨頭處等橋面以上部分分別進行了專門處理(圖6)。

施工期間對吊桿的應力和變形進行監測，全部吊桿調節完成后檢測并記錄吊桿應力，并對主拱肋的變形進行監測。結果表明，吊桿應力和變形及主拱肋變形均在容許范圍內。

4 結論

本文針對州河大橋維修處治項目吊桿更換施工提出了采用臨時吊桿托換法更換吊桿施工方案，并設計制作了臨時吊桿體系和兜吊系統，結果表明，該施工方案具有傳力明確、安全可靠、施工簡單的特點，可為同類型拱橋結構的吊桿更換施工方案制定等提供參考。

圖3 拱頂處安裝鋼橫梁

圖4 臨時吊桿體系

圖5 原吊桿拆除

(a) 桿身

(b)錨頭

[1] 黃國興. 中承式鋼管混凝土拱橋吊桿更換設計與施工[J]. 公路交通科技，2011(2)：95-99.

[2] 廖松山，李文獻，華劍平，等. 石潭溪大橋吊桿更換設計與施工[J]. 預應力技術，2013(3)：26-29.

[3] 余勇. 中承式鋼管混凝土拱橋維修加固技術[J]. 西南公路，2009(3)：51-56.

U445.7+4

B

[定稿日期]2017-04-27

段偉(1983～)，男，本科，工程師，主要從事高速公路項目管理工作。