栗西懸索橋加固設(shè)計與施工
2018-01-22
1 工程簡介
栗西懸索橋是金堆城鉬業(yè)股份有限公司百花嶺選礦廠尾礦輸送自流槽跨越栗西溝而建的柔性懸索橋，是尾礦輸送系統(tǒng)的咽喉要道，該橋由北京有色冶金設(shè)計研究總院設(shè)計，1983年10月投入運行。
栗西懸索橋為東西走向，橋面設(shè)計標(biāo)高西高東低，縱向坡度為12%?？缍?03.5米，矢高10.35米，矢跨比為1/10。該橋共設(shè)南北兩道懸索主纜，兩主纜中心距為3m。橋面中間鋪設(shè)肋高120mm、板面厚25mm的鋼筋混凝土槽形板，在槽板上設(shè)寬820mm。高1120mm、側(cè)壁厚110mm、底板厚120mm的U型鋼筋混凝土尾礦自流槽，在自流槽底400mm高范圍內(nèi)鋪設(shè)35mm厚的鑄石板內(nèi)襯，自流槽兩側(cè)布設(shè)寬1090mm的檢修走道及1.5m高的保護欄桿。
栗西懸索橋的主纜由四根鋼絲繩組成，鋼絲繩采用規(guī)格為（GB1102-74）6×37+1×52-160，每側(cè)4根鋼絲繩通過鋼塔后與山體巖石錨固，錨索傾角為22°。吊桿采用φ24mm的鋼筋加工而成，上端通過螺栓和索夾以鉸連接方式固定在主纜上，下端通過螺栓與加勁桁架橫梁鉸連接，吊桿間距為3000mm，左右兩側(cè)各33根，長短不等。加勁桁梁由上、下弦及豎向桁架構(gòu)成，桁架的一端采用鉸接、另一端采用簡支與鋼塔底部連接。為加強橋在風(fēng)力作用下的穩(wěn)定性，橋兩側(cè)設(shè)置4根型號為GB1102-74-φ18-7×7-140的抗風(fēng)索。
2 主要病害
根據(jù)《金堆城鉬業(yè)股份有限公司栗西懸索橋可靠性檢測鑒定報告》，該橋存在以下主要問題：
?。?）南、北側(cè)主纜矢高相差145mm，目前主纜較成橋時的矢高增加了872mm，對橋梁整體受力存在一定影響。
（2）主纜外形成方形，上表面的瀝青玻璃絲布有凹槽，造成少量水存留；主纜頂面黃油較少，底面較多；主纜穿過基座箱位置因微小滑移產(chǎn)生玻璃絲布局部輕微脫落，會對主纜使用的耐久性造成影響。
（3）吊桿表面普遍有浮銹及少量點蝕，局部有銹斑；索夾構(gòu)件表面普遍有銹斑，除去表面浮銹層，構(gòu)件已有銹坑，存在安全隱患。
?。?）鋼桁架部分構(gòu)件存在銹蝕產(chǎn)生表面銹斑和銹坑、桿肢間填塞銹物、構(gòu)件斷裂、構(gòu)件焊縫拉開、桿件局部彎曲曲折等現(xiàn)象，存在安全隱患。
?。?）西錨室內(nèi)錨碇預(yù)埋板表面銹蝕，錨桿根部防護不徹底有銹層。
?。?）U形鋼筋混凝土自流槽在拼縫、根部等位置出現(xiàn)混凝土保護層酥松、粗骨料外露、表面粗糙等耐久性損傷，外側(cè)槽表面也有較多鋼筋露銹現(xiàn)象。
?。?）橋面欄桿鋼結(jié)構(gòu)油漆剝落處遍布點銹、銹斑、銹坑。
3 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
?。?）設(shè)計荷載：U形鋼筋混凝土自流槽及1.2t/m3礦漿；
?。?）活載：考慮150kg/m2檢修荷載；
?。?）雪荷載0.5KN/m2；
?。?）地震烈度：7度；
?。?）計算溫度：-13℃-27℃，成橋時溫度為7℃；
（6）設(shè)計風(fēng)速按最大風(fēng)速31.7m/s控制：
?。?）橋面寬：3m。
4 加固設(shè)計要點
根據(jù)該橋存在病害及計算分析結(jié)果，對該橋采取了下述加固處理措施：
（1）主纜：拆除原防腐體系，然后重新對主纜進行防腐處理。
（2）主梁：針對原橋鋼桁架縱梁、橫梁、斜撐及桿件斷裂、焊縫拉開和桿件局部彎曲曲折的情況；對原構(gòu)件進行除銹或更換；對于發(fā)生斷裂、焊縫拉開及局部彎曲曲折較嚴(yán)重的桿件按設(shè)計尺寸進行更換或修理。
（3）吊桿：在原吊點附近設(shè)置叉形吊點鋼板與原結(jié)構(gòu)鋼縱梁焊接，部分更換吊桿，采用極限強度為1550MPa的1×19甲類鍍鋅鋼絲繩（繩徑為13mm，單根鋼絲的絲徑為2.6mm），總破斷力為126KN，安全系數(shù)為6.60。
?。?）斜拉索：對該橋增加斜拉索將結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變?yōu)樾崩瓚业躞w系，并將原來的全橋4對斜拉索增加至8對，新的斜拉索采用極限強度為1860MPa的0VM250-3型成品斜拉索，其單根斜拉索的總破斷力為781.2KN。
5 施工順序及施工要點
?。?）鋼主架加固
鋼主梁的加固主要是指對現(xiàn)有銹蝕嚴(yán)重、發(fā)生斷裂以及局部彎曲曲折較嚴(yán)重的桿件予以更換，同時對焊縫質(zhì)量較差的焊縫進行重焊或補焊。
1 鋼主梁加固原則。對于鋼縱梁及吊桿橫梁，當(dāng)其斷面損失率超過5%時予以更換；對于鋼橫撐及斜撐，當(dāng)其斷面損失率超過8%時予以更換：對于發(fā)生斷裂的桿件予以更換：鋼主梁待更換構(gòu)件更換完成后，應(yīng)對所有新、老焊縫進行檢查，要求必須達到Ⅰ級焊縫要求。
2 更換吊桿，調(diào)整橋面標(biāo)高。安裝臨時吊帶，用其將橫梁提高至調(diào)整標(biāo)高（調(diào)整標(biāo)高=設(shè)計標(biāo)高+恒載下吊桿彈性伸長量），使舊吊桿卸載并處于零應(yīng)力狀態(tài)。拆除舊吊桿及其連接件、調(diào)節(jié)拉桿和索夾。安裝新索夾及下吊點叉形鋼板。安裝新吊桿及其相應(yīng)的連接件。將臨時吊帶上的荷載卸載至新吊桿上。
?。?）安裝斜拉索
安裝斜拉索包括：原結(jié)構(gòu)表面處理，鋼錨箱制作與安裝，及張拉斜拉索。張拉斜拉索時應(yīng)密切注意橋面標(biāo)高和斜拉索對應(yīng)位置處吊桿的內(nèi)力變化，斜拉索以張拉到對應(yīng)位置吊桿內(nèi)力開始減小的一刻為準(zhǔn)，同時要求橋面標(biāo)高和張拉前相比其變化值不得超過+5mm；張拉控制，斜拉索張拉時，應(yīng)按先短束后長束、對稱、分級張拉的原則進行；在每級（每束）張拉完成后均應(yīng)對標(biāo)高進行測量，以掌握梁體變位情況；在張拉過程中應(yīng)對鋼錨箱及梁體進行實時監(jiān)控。
?。?）主纜、背索及風(fēng)纜防腐
防護程序：拆除原有防腐材料：蒸汽高壓淡水加生化物分解清潔劑清潔鋼絲表面，除去污物，用淡水清潔，壓縮空氣將主纜吹干；涂刷石蠟黃油脂，厚度5mm；纏繞1mm厚高強玻璃絲布2層：表層涂刷瀝青。
?。?）吊桿、主梁及其它鋼構(gòu)件防腐
防護程序：清除表面的油污、灰塵、焊渣，浮銹等雜物，除銹等級要求達到St3；表面涂抹聚氨脂防水漆、聚氨脂面漆；其它部位防腐參照主梁防腐進行處理。
6 全橋總體施工順序
?。?）主梁加固處理：
（2）橋面板更換、支座更換；
（3）吊桿更換；
?。?）主塔的涂裝防腐；
?。?）纜索體系及主梁的防腐處理。
7 結(jié)語
該橋病害嚴(yán)重。采用更換吊桿增加斜拉索的斜拉懸吊體系及全橋重體系防腐加固斜拉索橋，提高懸索橋承載能力，改善使用狀態(tài)，是一種思路清晰，具有經(jīng)濟和社會效應(yīng)的加固方法，避免了以往拆除主纜、主梁、錨啶等做法，即縮短工期又優(yōu)質(zhì)高效的完成加固任務(wù)，滿足要求。為同類工程提供參考，斜拉懸吊體系在橋梁改造中應(yīng)靈活應(yīng)用，具有很強的推廣性。
