斜拉橋換索施工技術(shù)淺析
2010-10-20
1.工程概況
某橋?yàn)?39+88.8十39)m鋼筋混凝土斜拉橋，橋梁全長(zhǎng)173.28m，橋面凈寬2×1.0m(人行道)+6.0m(行車道)。橋梁為雙塔對(duì)稱布置，塔架為A字形框架；拉索為雙索面扇形布置，每塔六對(duì)。主梁由兩箱形梁和行車道板組成。橋梁設(shè)計(jì)荷載：汽一10、履一50，于1987年12月竣工。
2006年10月3日，該橋2號(hào)塔一根斜拉索突然斷開(kāi)。經(jīng)研究，該橋的加固方案為：基于目前鋼索銹蝕相當(dāng)嚴(yán)重，應(yīng)該更換該橋全部斜拉索。
2.前期準(zhǔn)備工作內(nèi)容
2.1結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查
1) 斜拉索：上下錨頭處及錨箱銹蝕狀況；橋塔索孔管道及主梁索座與索孔管道原有灌漿填充密實(shí)情況；原橋施工中用混凝土封錨的部位及數(shù)量；原橋高強(qiáng)鋼絲斷絲情況及銹蝕狀況。2) 橋塔及上下部結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)。
2.2 施工設(shè)備機(jī)具要求
1)為滿足換索工程的工藝需要，需設(shè)中橫梁工作平臺(tái)及全塔下的箱斗式防護(hù)平臺(tái)、塔上下掛籃、工作爬梯以及為下錨箱卸、掛索及檢測(cè)用的主梁下桁車吊籃和倒鏈。2)對(duì)換索工作中應(yīng)配套的機(jī)具，如卸索、掛索的連接器，張拉螺桿引出桿、千斤頂、油泵、反力架、墊板等所有儀器、設(shè)備、配件、加工件均需具有原材質(zhì)證書，探測(cè)試驗(yàn)報(bào)告，配套儀器全部按期標(biāo)定、校驗(yàn)。
2.3索力及位移測(cè)試
1)索力測(cè)定；2) 橋面高程的測(cè)定；3) 溫度變化對(duì)橋面高程影響的測(cè)試；4)有條件時(shí)可進(jìn)行橋塔水平位移的觀測(cè)。
2.4上下錨筋、錨杯、錨管的清理工藝及檢測(cè)
1) 打開(kāi)原上錨杯鋼護(hù)筒，清絲除銹，并逐個(gè)和加工好的連接器配套，試安裝后待用；對(duì)錨筋墊板檢查補(bǔ)強(qiáng)；錨杯外露長(zhǎng)度做好記錄，對(duì)應(yīng)經(jīng)處理好 的錨杯刷機(jī)油除銹， 并用塑料布封閉三層待用，為換索做好準(zhǔn)備。2)利用檢測(cè)橋的行車吊籃，在其端部加高，組成工作臺(tái)及防護(hù)欄桿，對(duì)下錨箱外封鋼板氣割清除，空壓機(jī)配以風(fēng)鎬鑿除下錨箱內(nèi)混凝土。清理錨杯后，測(cè)量并記錄錨杯外露長(zhǎng)度。3) 在上下錨箱清理工作完成后，即著手對(duì)上下錨管的清理。由于下錨管直徑較小，且管中底部澆筑了素混凝土，清理工作較難。清理時(shí)，先拆除橡膠減振器，將混凝土索座鑿除，將多余錨管割除，氣割時(shí)注意對(duì)索的保護(hù)，確保不損傷拉索，利用長(zhǎng)短不同的電鉆，風(fēng)鉆及鋼桿將錨桿內(nèi)清理干凈，然后在底錨桿和索管之間進(jìn)行防護(hù)、在接點(diǎn)處采取注塑防護(hù)，嚴(yán)防雨水入侵。換索前必須完成此項(xiàng)工作。4)混凝土索座的清理。
3 .斜拉橋換索施工工作內(nèi)容
3.1 換索工序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
1)安裝橋塔的下橫梁臨時(shí)支座，并且支座與主梁底保持10mm的空隙；2) 換索的程序：由雙塔同時(shí)反對(duì)稱進(jìn)行，由內(nèi)索開(kāi)始逐索更換直至外索，最后更換垂直吊索；3)同一索號(hào)的斜拉索每次于塔柱兩側(cè)對(duì)稱各更換一束，更換完成以后，與另一塔柱兩側(cè)再對(duì)稱各更換一索，交替進(jìn)行，直至該索號(hào)全部束均更換完畢后，再進(jìn)行下一索號(hào)的更換；4)在更換斜拉索時(shí)，每索均按設(shè)計(jì)給定的索力進(jìn)行張拉錨定，待同一索號(hào)斜拉索全部束均更換完畢后，全部的束再同時(shí)張拉進(jìn)行索力調(diào)整，使其達(dá)到給定的索力；沒(méi)有特殊情況、該索不再進(jìn)行二次張拉調(diào)索；5)同一索號(hào)的斜拉索全部更換完畢后，除進(jìn)行索力影響面的測(cè)試外，還應(yīng)該進(jìn)行臨近點(diǎn)橋面的高程測(cè)量，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，決定是否調(diào)整索力。
3.2換索施工過(guò)程
1)換索卸索工具：錨桿、卷?yè)P(yáng)機(jī)、氣割、千斤頂、反力架、倒鏈、三角架、鉆具。2)在更換斜拉索時(shí)，每索均按原實(shí)測(cè)索力進(jìn)行張拉錨定。換索順序從損壞的一根索開(kāi)始更換，更換后索力應(yīng)和另一邊索力相等，由短索開(kāi)始逐索更換至最長(zhǎng)索，同一長(zhǎng)度索從中索向邊索，從左邊到右邊逐根更換，最后更換最短索。3)更換支座。更換完最短索后，同時(shí)張拉主塔兩邊中1索，邊1索共4根，使橋塔的橫梁支座與梁底保持5mm的空隙，然后取出更換 。4) 全部的索更換完，并拆除橋臺(tái)墊石后，重新測(cè)定全橋索力和橋面標(biāo)高，根據(jù)實(shí)測(cè)值再?gòu)埨M(jìn)行索力調(diào)整，使其整體線形、索力皆滿足設(shè)計(jì)要求。5)同一索號(hào)的斜拉索全部更換完畢后，除進(jìn)行索力影響面的測(cè)試外，還應(yīng)該進(jìn)行鄰近點(diǎn)橋面高程測(cè)量，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，決定是否調(diào)整索力。6)為防止鋼索再次被碰壞，在拉索外面增加4m長(zhǎng)護(hù)索鋼管，型號(hào)為4127×7。
3.3換索的工序步驟
1)更換每根斜拉索前，先測(cè)出需更換索的索力和橋面標(biāo)高，及此索前后3排索力和橋面標(biāo)高，再進(jìn)行拆除安裝；2) 安裝索塔懸掛腳手支架及張拉千斤頂，并檢查千斤頂與油壓表、傳感器同步工作的可靠性；3)安裝主梁索錨固處橋下懸掛移動(dòng)掛籃；4)檢查新索，確定新索無(wú)缺陷后等待起吊，重點(diǎn)檢查錨杯與錨圈螺紋連接是否順滑，外防護(hù)有無(wú)損壞；5)啟動(dòng)張拉原索并逐漸拆除，準(zhǔn)確量測(cè)起動(dòng)索力；6)檢查索塔及主梁索孔管道有無(wú)損壞或修正的 必要；7)固定端穿索并調(diào)整好錨圈及螺母位置、張拉端安裝引出桿，起吊新索并穿索；8)進(jìn)行張拉，張拉到指定的索力與千斤頂、油壓表及傳感器、 索力測(cè)力儀數(shù)值校合后錨定；9)測(cè)定該索的索力是否達(dá)到設(shè)計(jì)值，確定橋面標(biāo)高是否達(dá)到原先設(shè)計(jì)值；測(cè)定此索前后3根索的索力及橋面標(biāo)高是否滿足設(shè)計(jì)值，如果有一項(xiàng)不滿足，則重新調(diào)整索力；如果滿足則本根索的換索工作結(jié)束，移動(dòng)千斤頂和支架至下一根索，按上述工序重復(fù)進(jìn)行，直至全部索更換完畢。
3.4換索前卸索工藝要點(diǎn)
1)利用反力架、連接器張拉螺桿、接力螺母、拉伸機(jī)，按新計(jì)算索力為依據(jù)，雙塔反對(duì)稱、單塔雙向?qū)ΨQ同時(shí)進(jìn)行拉索分級(jí)松張。卸索以變形為主控制索力變化，每次1cm～5cm同步放松。放松時(shí)密切注意兩側(cè)松張的索力，變形保持同步，以保證索塔兩側(cè)不產(chǎn)生偏載，受力平衡。2)利用千斤頂行程及引出桿螺母逐步放索，待拉索無(wú)應(yīng)力時(shí)(一般不高于1MPa)，再用塔柱上卷?yè)P(yáng)機(jī)滑車卡緊拉索，先卸下千斤頂反力架、引出桿，再利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將索 徐徐放下?？紤]到原索壓漿后剛度大，不宜彎折，則宜在橋面上設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)動(dòng)力牽引，引導(dǎo)放下，同時(shí)固定下索端，然后在下錨管出口處用氣割逐絲割斷舊索，分別卸下運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)。
3.5 新索安裝工藝要點(diǎn)
1)張拉時(shí)，按順序先放錨杯大螺母，再放大墊板，其次是大螺母，反力架，千斤頂，大螺母。油泵開(kāi)動(dòng)少許供油，千斤頂張拉缸保持適量的油壓后(約1MPa)，調(diào)整千斤頂反力架，使之與錨管在同一軸線上。2)張拉采用張拉力與伸長(zhǎng)值雙控，分級(jí)張拉，持荷5min，其目的是為了使雙向千斤頂張拉力均衡進(jìn)行，避免索塔單向受力過(guò)大。待同一索號(hào)斜拉索雙塔反對(duì)稱、單塔雙向?qū)ΨQ同時(shí)進(jìn)行張拉達(dá)到給定的索力后(設(shè)計(jì)控制應(yīng)力)，沒(méi)有特殊情況， 該索不再?gòu)埨?)南北塔橋面高程測(cè)量應(yīng)在卸索前、卸索后、張拉后分三次進(jìn)行，測(cè)點(diǎn)主要是斜拉索在主梁錨固處和橋的跨中，以密切注意橋面高程變化。施工完成后，對(duì)以前完成的索的標(biāo)高重新復(fù)測(cè)，為換索的全過(guò)程提供驗(yàn)證依據(jù)。4)對(duì)拉索張拉的量測(cè)，以施工中標(biāo)定配套的油壓表控制張力，配以傳感器作為自檢手段，同時(shí)按計(jì)算及檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)調(diào)整指令，完善最終的張拉控制作為自檢手段。
4. 換索時(shí)段的選擇
換索的準(zhǔn)備工作，如安裝支架和千斤頂，清理索孔管道等，一般應(yīng)在白天進(jìn)行，即上午8時(shí)至下午18時(shí)。換索和張拉工作，為盡量避免日照對(duì)結(jié)構(gòu)的影響和避開(kāi)交通量高峰時(shí)間，一般應(yīng)在晚上10時(shí)(22點(diǎn))至次日凌晨6時(shí)之間進(jìn)行。測(cè)定索力時(shí)應(yīng)中斷交通，并移出施工荷載。
5.換索期間交通量的控制
由于換索施工與加固維修同時(shí)作業(yè)，大量的人員交叉進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)且將部分機(jī)具、設(shè)備、腳手支架置于橋上，因此與橋上交通形成較大的相互干擾。為保證橋梁結(jié)構(gòu)、人員、車輛的安全，在施工期間設(shè)專門的人員對(duì)交通進(jìn)行管制。換索時(shí)段，應(yīng)限制交通及人員通行；張拉和測(cè)定索力時(shí)，暫時(shí)中斷交通。
6. 換索后的測(cè)試鑒定
斜拉索更換后，為驗(yàn)證換索后主橋的工作狀態(tài)，需進(jìn)行鑒定試驗(yàn)。鑒定試驗(yàn)內(nèi)容包括索力、橋面高程、主梁控制斷面應(yīng)力、主
橋的動(dòng)力特征等。
7.換索要求
索張拉力為設(shè)計(jì)值，保證橋面標(biāo)高仍為原先實(shí)測(cè)標(biāo)高，其余前后3排索力和橋面標(biāo)高基本不變，完成安裝后，再更換下一個(gè)斜拉鋼索，直至各索全部更換完畢。
8.結(jié)語(yǔ)
本文介紹了斜拉橋換索施工的工作內(nèi)容和工藝措施，實(shí)踐證明，該橋換索后工作性能良好，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，施工方便，對(duì)原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生新的損傷， 可作為同類工程的參考。
