达渝高速公路州河大桥吊杆更换施工方案

2017-11-09段伟

四川建筑 2017年5期

关键词：河大桥吊杆拱桥

段伟

(四川交投建设工程股份有限公司，四川成都 610041)

达渝高速公路州河大桥吊杆更换施工方案

段伟

(四川交投建设工程股份有限公司，四川成都 610041)

文章结合州河大桥维修加固治理项目，分析了该桥结构中的典型病害和解决方案，并针对柔性新吊杆索体更换施工，提出了采用临时吊杆托换法更换吊杆的施工方案，介绍了施工的主要程序和关键问题，并设计制作了临时吊杆体系和兜吊系统。结果表明，该方案传力明确、安全可靠、施工简单。

公路桥梁；中承式钢管混凝土桁架拱；吊杆更换；施工

近年来，国内多座钢管混凝土拱桥由于吊杆锈蚀、倾斜、断丝等原因而出现了严重病害甚至垮塌[1-3]。吊杆作为中(下)承式拱桥结构的关键构件，长期处于高应力工作状态，因此其合理设计、定期检测和维护及修缮加固对于保证结构安全性、提高耐久性等具有重要意义。

由于早期的拱桥结构设计未考虑运营期间的吊杆更换问题，一般按永久吊杆进行设计，而由于防腐、设计、施工或超载等原因，吊杆往往容易出现结构性损伤或耐久性问题而必须进行更换，使得吊杆更换的设计和施工具有重要性和特殊性。本文结合达渝高速公路州河大桥维修处治项目，介绍采用临时吊杆托换法进行吊杆更换施工的主要工作程序和施工要点。

1 工程概况

州河大桥位于达渝高速公路达州市通川区内，主体结构采用中承式钢管混凝土桁架拱，净跨160 m，圆弧形拱轴半径94.607 m，计算跨径163.015 m，矢跨比1/3.5，桁高3.5 m。边肋、中肋的主钢管规格均为φ351×8，数量分别为4根和6根，钢管内充填C40混凝土。设计荷载为汽超-20级，挂-120，人群荷载3.5 kN/m2。钢管拱肋分5段现场拼装完成后采用缆索吊装施工，每段平均重量18 t(边肋)至32 t(中肋)。桥面结构采用无粘结预制预应力空心板，板梁直接置于横梁上，桥面系为先简支后连续。州河大桥总体风貌如图1所示。

图1 州河大桥实景

吊杆由高强平行钢丝束和外套钢管组成，横向间距10 m，每根吊杆的钢丝束包含91根φ7钢丝，外套钢管内灌砂浆、细石混凝土和弹性腻子，钢管表面喷涂镁合金进行防腐。锚具采用DM7-91型镦头锚，锚下预埋钢筋网、垫板、钢管，拱肋上设置B型锚具，横梁上设置A型锚具，上下锚头均设置φ6.5钢筋网(5 mm×5 mm)，并用C50混凝土包封。

2 质量现状及评估

州河大桥于2000年6月竣工，2010年业主委托检测机构对整桥进行了全面检测，根据检测报告结果，州河大桥存在以下几方面病害。

2.1 主拱圈及横撑

由于节点混凝土及钢管外包混凝土与钢管变形不协调，混凝土表面出现大量网状裂缝，部分横撑与主拱连接的节点、拱肋腹杆出现严重开裂。

实测拱轴线位置与设计轴线偏差较大，主要原因是桥梁施工中钢管劲性骨架发生了较大变形。

2.2 吊杆及锚头

外套钢管接头部位发生较严重锈蚀(图2)，导致永久吊杆出现不同程度的受损。个别吊杆倾斜造成钢丝磨损，部分锚头未完全封闭，局部锈蚀。为防止锈蚀扩展至内部钢丝，有必要采取防腐措施、更换吊杆或改变吊杆形式等手段消除安全隐患。

图2 吊杆根部钢套管严重锈蚀

2.3 横梁、T梁

横梁和T梁侧面竖向裂缝较普遍，部分横梁竖向裂缝宽度超过0.2 mm。

3 维修治理方案

根据州河大桥结构技术状态评定结果，该桥以属于二类桥梁，应对吊杆、锚头等部件进行适当维修。经多方案比较，最终确定在对全桥裂缝进行闭合处理基础上对全部吊杆进行更换，为更好地适应受力和变形，并采用柔性成品吊杆——GJ15-25环氧喷涂钢绞线整束挤压拉索，以便于检查和再次更换(《公路工程技术标准》规定吊杆等可更换部件设计使用年限为20年)。

以下介绍吊杆更换施工的主要程序和要点。

3.1 工作程序

吊杆更换施工施工程序如下：

(1)确定吊杆横梁中心线，并标注于桥面；

(2)依据桥面盖梁中心线位置放样开孔，并留出吊带空位；

(3)拱背临时承重钢横梁支垫齿块放样；

(4)在齿块大样位置植筋、埋横梁锁紧预埋环、绑扎钢筋、支模并浇筑C40混凝土；

(5)在齿块上安装支座、临时承重钢横梁、定位并锁紧；

(6)安装液压千斤顶、临时吊杆系等；

(7)预收紧临时吊杆，检查各部位和部件是否正常、有效、可靠，填写验收表并签字明确检查验收责任；

(8)将2根临时吊杆千斤顶并联，以保证2根吊杆在提升过程中与千斤顶行程同步；

(9)匀速顶升千斤顶直至完成吊杆更换。

3.2 吊杆更换施工要点

由于该拱桥桥面系为先简支后连续，整个结构传力明确，每对吊杆的永久荷载即横梁自重和一孔桥面系重量之和。经计算，中肋、边肋单根吊杆分担的恒载分别约810 kN和700 kN。

为不改变原结构传力体系和保证吊杆更换期间结构安全，在原吊杆移除前首先在待更换吊杆附近位置安装临时吊杆，即在拱顶相应位置安装由2根I56b工字钢组成的钢横梁并在支座处锁紧(图3)，紧贴桥面盖梁两侧各钻一个φ100的孔洞用以穿8φS15.2的标准钢绞线，并通过专门的连接装置与钢支架兜吊系统连接后锚固于桥面横梁底面形成临时吊杆体系，上端为张拉端(图4)，从而将1根永久吊杆的荷载平稳转换到2根临时吊杆。每根钢横梁两端吊杆同时进行更换。

接下来进行原吊杆移除(图5)、新吊杆安装等，施工时在桥面横梁原吊杆位置钻孔取芯，将旧吊杆取出并废弃，并在拱肋上重新钻孔安装预埋钢管、浇筑新锚座。

最后，安装可调可换式新吊杆索体。同时为防止再次出现雨水侵蚀，除对杆身环氧喷涂并外挤HDPE外，在吊杆根部和锚头处等桥面以上部分分别进行了专门处理(图6)。

施工期间对吊杆的应力和变形进行监测，全部吊杆调节完成后检测并记录吊杆应力，并对主拱肋的变形进行监测。结果表明，吊杆应力和变形及主拱肋变形均在容许范围内。