临时吊杆法更换拱桥吊杆施工工艺探讨

陈豪

【摘要】本文对拱桥吊杆更换施工方法进行了总结，以温州洞头县花岗大桥为例，探讨了拱桥吊杆更换施工工艺。

【关键词】钢管拱桥；吊杆更换；施工工艺

Abstract： The methods of existing arch bridge suspender replacement are summarized， the Huagang bridge is took as the engineering background， the construction technology of suspender replacement is discussed.

Key words： Steel tube arch bridge， suspender replacement， construction technology

1 前言

吊杆是拱桥的主要受力构件，长期处于较高应力状态下，由于雨水、温度、湿度和侵蚀性介质的作用，吊杆钢丝和锚具很容易受到腐蚀。受当时拉索类构件防护技术还不够完善的影响，在运营8～12年后，很多拱桥的吊杆出现了腐蚀问题，还出现了多起因吊杆失效导致的桥面垮塌事故，如2001年四川省宜宾市金沙江上的南门大桥和2011年福建武夷山市的武夷山公馆大桥因部分吊杆断裂引起桥面坍塌事故等。因此，国内对很多吊杆出现腐蚀现象的拱桥进行了吊杆更换。拱桥吊杆更换施工方法、施工工艺的可行性和合理性是施工安全的关键，本文对目前常用的吊杆更换施工工艺进行探讨。

2 更换吊杆施工方法

拱桥吊杆的更换是一个复杂的过程，经过多年的研究发展，吊杆更换主要方法还是采用临时替代体系的张力来承受吊杆更换过程中的原吊杆力。这其中包括两次力的转换，第一次是把原吊杆力转换到临时替代体系上，第二次是待原吊杆拆除、新吊杆安装后，把临时替代体系的张力转换到新吊杆上。根据构造体系的不同，临时替代体系可以分为临时吊杆法、临时兜吊法、临时支架法以及桥面支撑法等[1]。

3 工程背景

花岗大桥位于温州洞头县S332（77）省道延伸线上，建成于2000 年12 月，桥梁全长149.1m，桥面净宽8.5m，详见图1。桥梁结构型式为单跨141m的中承式钢管混凝土拱桥，拱轴系数m=1.543，矢跨比为1/5，拱轴线型为悬链线。拱肋断面为哑铃型，高2.5m，钢管内填注C40微膨胀混凝土。全桥共30根吊杆，经桥梁检测，花岗大桥吊杆防水罩内锈蚀，内部密封材料老化，有明显水迹和侵蚀痕迹，说明侵蚀性离子已经进入。腐蚀是造成吊杆破损失效的最重要原因之一，往往会造成突发性的事故，且本桥处于海岛，受海洋性气候的影响腐蚀可能更加显著，吊杆更容易发生腐蚀。

图1 花岗大桥现状照片

根据花岗大桥的结构形式，为避免对桥面的破坏，采用单吊杆兜吊的临时吊杆法。该法受力明确，施工设备少，不仅可以保证桥梁各部的内力和应力不发生过大的变化，而且可以基本保持桥梁的线形，如果有必要还可以通过调整吊杆索力来调整桥梁的线形。

4 更换吊杆施工流程

临时吊杆法是在拱肋上设置三角垫块，上面放置临时钢横梁，通过4根临时吊杆穿过四根临时钢横梁（两个放置在三角垫块上，两个在横梁下面）。在吊杆更换时，通过对临时吊杆进行分级张拉，每级张拉完成后，对应地割断相应比例的吊杆钢丝，多次循环直至卸掉旧吊杆，然后安装新吊杆，对新吊杆进行张拉，同时对临时吊杆卸载，直至新吊杆的索力张拉到设计值，去掉临时吊杆完成吊杆更换。主要施工流程如下：

施工准备→测量桥面标高→安装临时吊杆系统→提升横梁，割断旧吊杆→安装新吊杆、调整吊杆力、放松临时吊杆→吊杆防护处理。

5 更换吊杆施工工艺

5.1 施工准备

（1）更换吊杆施工前，应临时封闭全桥交通，测量桥面各点标高，并在各吊杆处桥面行车道边缘两侧设置高程观测点。根据桥面标高测量结果，拟合合理桥面线形，并上报业主及设计单位，征得同意后，可将拟合标高作为更换吊杆标高控制目标值。

（2）在吊杆下横梁处组装工作平台，安装钢横梁。在拱肋上设置三角垫块，安装横梁提升系统。临时吊杆张拉千斤顶可视更换吊杆的实际施工空间设置在拱顶或桥面處。

（3）切除旧吊杆上下锚头处钢盖板或封锚混凝土，并清理干净，直到露出锚具不影响旧吊杆的取出。注意不能损伤锚具。

（4）在距离桥面高约0.5m 位置，用切割机将吊杆外套钢管沿纵向剖开约20cm，割去防护套管，注意不能损伤钢丝。

5.2 拆除旧吊杆

原则：分4级张拉临时吊杆，每级为设计吊杆力的25%。分4级割断临时吊杆，每级割断旧吊杆钢丝数的25%左右。施工中通过张拉临时吊杆和切割旧吊杆的钢丝，确保桥面不发生大于±5mm的变形。

（1）张拉临时吊杆至第一级，检查各千斤顶及顶升系统是否稳固，检查油路系统是否正常，是否有漏油、供油不畅等现象，如有应立即停止加载，回油重新调整后再次加力至恒载的25%。

（2）稳定3分钟后，测量待更换吊杆处及其相邻2根吊杆处控制点标高，若拟更换吊杆处测点高程比相邻吊杆处高程上抬量远小于5mm，则进入下一级张拉，若接近5mm，则应进行第一级旧吊杆钢丝割断。

（3）稳定3分钟后测量桥面高程变化情况，若拟更换吊杆处测点高程比相邻吊杆处高程上抬量远小于5mm，则进入下一级张拉，若接近5mm，则应进行第二次旧吊杆钢丝割断。如此循环，直至旧吊杆被完全割断。

（4）为确保新吊杆安装和原预埋管管壁的防腐，旧吊杆拆除后，应先将锚窝与套管内的混凝土残渣清理干净，并对预埋钢管和上下锚垫板进行除锈处理。

5.3 安装新吊杆

新吊杆的安装与上节拆除旧吊杆的施工工艺相仿，把上节中的分级张拉临时吊杆改为分级张拉新吊杆，把分次割断旧吊杆钢丝改为分级卸载临时吊杆即可。

张拉新吊杆过程中，采用吊杆索力、桥面标高双控原则进行，以桥面标高控制为主。吊杆更换完成后，各吊杆桥面标高与更换前的桥面标高差值不得大于1cm。吊杆更换过程中可根据桥面标高的变化情况，对吊杆索力进行调整，防止出现开裂等不良病害。吊杆安装完成后，将临时吊杆系统移至其它部位进行下一吊杆的更换施工。

吊杆更换完成后，在吊杆钢丝束上安装防护套固定支架，将不锈钢板卷制的吊杆防护套焊接在固定支架上，不锈钢防护套接缝可焊接或铆接。施工完成后再安装下导管防水罩和防护罩。

6 结束语

花岗大桥吊杆更换工程已经顺利完工，经过吊杆更换前后的检测结果，换索前、后桥面线形基本吻合，且换索后桥面面线形的局部平顺性已有所改善，实际索力值与设计值基本吻合，实践证明本次不中断交通更换吊杆的施工方法安全可行，为类似工程提供参考。

参考文献

[1] 陈双聪， 拱桥吊杆更换若干关键问题研究[D]， 浙江大学，2014.