马岗大桥吊杆更换技术

马岗大桥吊杆更换技术

李富财

身份证号码： 62280119860404**** 广东佛山

1.工程简介

顺番公路马岗大桥位于佛山顺德区，横跨德胜河，北起顺德区桂洲管区马岗岛，南至顺德大良大门管区白石村，是进入马岗岛的重要道路。

马岗大桥总长838.04m，桥面总宽16m，双向四车道。桥跨组合为23跨（10×30m+70m+90m+70m+10×30m）。马岗大桥主桥跨径组合为70+90+70=230m，上部采用简支下承式系杆拱桥，拱肋采用钢管混凝土结构，下部结构采用门式桥墩；两边引桥10×30m预应力混凝土简支T梁，下部结构采用双柱式桥墩；基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，设计荷载等级：汽车-超20级、挂车-120。

经检测发现马岗大桥存在部分病害：主桥拱肋钢管部分位置混凝土脱空；5#吊杆钢丝外露；大良侧边跨左侧系杆底面混凝土存在大面积空洞，部分钢筋、波纹管外露；桥面有多条纵横向裂缝，桥面沥青混凝土铺装和桥梁伸缩缝破损现象较为严重；引桥桥台出现竖向通长裂缝以及支座脱空、变形等病害，本文主要是针对更换5#吊杆进行研究探析。

2.临时工具吊杆布设

2.1总体设计

由于吊杆PE老化、损伤等原因，更换周期大致在15年左右，为了后期更换的方便，在拱圈上钻孔，并设置砼找平块，作为永久性吊杆更换的张拉平台。

具体操作方法是是在拱圈上，5#吊杆两侧的拱背上用钢板制作三角垫块，在三角垫块上设钢扁担梁，同时在横梁下设扁担梁，钢绞线两端分别设在扁担梁上，用夹片和防松锚固定，在横梁下扁担梁上设两个千斤顶，通过顶升横梁，来达到索力转换的目的，同时可进行标高调整及临时支承。

（1）建立固定、稳定的监控测量点，复测上垫板顶面及吊杆横梁顶面标高，确定吊杆长度；

（2）在5#吊杆上锚头的拱背上用钢材制作三角垫块并固定；

（3）该系统由钢三角垫块、钢绞线、扁担梁、锚具、穿心式千斤顶、垫板以及辅助设施组成；

（4）该系统通过钢绞线、扁担梁将拱肋和下端横梁相连；

（5）在拱顶上制作钢平台。在吊杆更换完成后，对钢平台进行涂装处理，保证桥梁整体美观。

（6）钢绞线可采用打孔穿过桥面；

（7）正式更换吊杆前进行了试拉，试拉试验应进行过程监控，以准确把握该系统的性能可靠度、桥梁结构的变形和应力、锚固系统的预应力锚下损失等；

（8）在吊杆更换全过程中，跟踪检测索力和更换吊杆所在处(纵横梁相交处)的挠度变化情况，同时还进行邻近点桥面标高的测量。监控以桥面线形控制为主，桥面标高变化控制在1cm以内；

（9）全桥吊杆更换结束后，检测全桥的索力、测量吊索下锚固区标高，并进行循环调整，直至索力和桥面线型与初值基本一致；

（10）多顶张拉过程中必须保证张拉过程对称、同步控制；遵循原设计思路，提出的改进设计思路（如图1）：

图1拱顶平台直接张拉系统总体设计构造图（单位：cm）

2.2.详细设计

（1）吊杆每根采用3根φs15.24钢绞线，共12根受力，φs15.24钢绞线极限荷载为26t；12根×26T/根=312t≥64.62t（设计提供）。安全系数：312/64.62=4.83。

（2）在拱肋钢管上用钢板焊制钢平台，作为扁担梁的放置平台，并通过螺栓将钢平台与扁担梁链接在一起。

（3）钢绞线上下端均采用工具锚+锚垫板+防松锚，下端作为张拉端，上端为锚固端。其放松锚具主要是为了防止钢绞线在低应力状况下松驰，在夹片位置加空心螺栓加压，使夹片紧紧锚固钢绞线。

（5）为避开原吊杆下锚头，钢绞线下固定端避开原锚头40cm。

（6）在桥面开孔的孔壁增加橡胶管等保护措施，减小钢绞线与砼的直接摩擦。

3.吊杆更换施工流程

3.1安装临时工具吊杆系统

(1)桥面开孔和拱圈开孔

按照临时工具吊杆反力吊点、下部横梁托点、桥面孔位三点一线的原则，确定桥面开孔的位置并钻孔，孔径为φ130mm。

(2)制作钢平台：采用钢板在拱肋钢管上焊接。

(3)安装扁担梁和钢绞线

将钢拉杆穿过钢箱梁中间的孔和桥面的开孔，安装梁底扁担梁。通过桥面开孔和拱圈钢平台，布置钢绞线。在与桥面开孔位置，增加橡胶管，以减小钢绞线与砼之间的直接摩擦。

钢绞线上下端均采用夹片和防松锚板锚固，上端为固定端，下端为张拉端。

(4)安装千斤顶时，在钢平台上加一层橡胶板，然后再加一层钢板，保证钢平台同千斤顶的反力架接触良好

3.2第一次体系转换

第一次体系转换即将旧吊杆的拉力转换为临时工具吊杆系统受力。在转换过程中严格实行交通封闭，严禁任何车辆通行。如由特殊任务必须通行的情况下，必须停止张拉，只能允许小车空载通行。施工车辆必须停在主桥以外。

其第一次体系转换流程图如下：

图2 第一次体系转换流程

3.3旧吊杆拆除

（1）旧吊杆钢丝切割：在切割旧吊杆钢丝时，为了防止钢丝崩出伤人，必须在切割处加2道抱箍，抱住钢丝。

（2）缀板钻孔：吊杆钻孔时，先把吊杆上弦杆锚头处上平联切开一个300mm×300mm的缺口，凿去上锚头槽口内砼，割掉锚杯，上端可采用环型金刚钻头，钻孔取砼芯，因新吊杆上导管外径为215mm，比原上导管大，故钻孔时把砼连同其里面的导管一起取出，容许±2mm的偏差，以确保新导管能够穿入。

(3)横梁钻孔：施工时先凿开吊杆处桥面铺装，露出下导管，采用直径为220mm的金刚钻机从下导管里面往下钻，将钢丝取出。

⑴钻孔施工顺序为：钻吊杆上弦杆垂直孔-钻吊杆下弦杆垂直孔-钻吊杆下端垂直孔。

⑵钻机型号为ZIZ-LQ-230型，施工平台采用槽钢加钢板搭设，并保证台架的稳定性。

⑶施工方法

1)、首先用全站仪、水准仪及钢尺精确测定每一钻孔位置。

2)、根据钻孔位置及钻机尺寸，用脚手管搭设修整施工平台。

3)、移动钻机就位，调整钻机平整度，调整完成后加固钻机。钻机与施工平台连接紧固为一体。

4)、按要求钻至设计孔深后，提钻检查钻孔垂直度、孔径等。

5)、施工过程作好原始记录。

⑷施工技术要求

1)、钻孔先从吊杆上弦杆开始，向下弦杆，再吊杆下端依次进行，以保证钻孔垂直方向在一条线上。

2)、钻孔孔径允许误差±2㎜.垂直度小于1%。

3.4新吊杆安装

(1)旧吊杆拆除完成后即可进行新吊杆安装。

1）先将上端锚垫板与钢导管焊接在一起，在拱圈上安装钢导管，导管和孔壁之间的间隙压注环氧砂浆。在横梁下锚头处安装下锚垫板。

2）新吊杆吊装采用5t卷扬机起吊，通过转向滑车从钢导管处下放牵引钢丝绳至桥面，提升新吊杆，在钢导管入口位置用手拉葫芦牵引，待新吊杆穿过钢导管及锚垫板后，拧紧上端球形螺母及锁紧螺母，锚头外露螺纹长度不小于70mm，以保证连接杆的可靠连接。

3）安装之前先在上端锚垫板定出吊杆安装的理论位置，误差保证在3mm之内，注意该误差值不含锚垫板安装的误差。

4）确定两端锚具螺母的安装位置，以保证吊杆的可调节长度，球形垫板的安装方向和各部件的安装控制精度；安装上、下减振装置。

5）新吊杆安装完成后，及时进行吊杆拉力的转换。

(2)第二次体系转换。

第二次体系转换同第一次转换一样，对车辆和施工荷载进行控制。以横梁一端工具吊杆为例，其流程图如下：

图3 第二次体系转换流程

在新吊杆张拉前主要注意如下几点：

1）为了保证拉力的准确性，在张拉前必须进行千斤顶的标定。

2）安装上锚头张拉设备、安装钢拉杆、安装反力架和千斤顶、连接杆、锚杯。连接杆和吊杆的锚杯、张拉螺杆的连接长度不小于70mm。待全部安装就位后，开动油泵并少许供油，使千斤顶张拉缸保持适量的油压后，调整千斤顶及反力架，使之与锚筒在同一轴线上。张拉设备布置如图：

3）分5级对称张拉新吊杆，缓慢同步对称放松临时工具吊杆系统，如此循环，在保证桥面标高变化范围在1cm以内，直到临时工具吊杆钢绞线不再受力为止。新吊杆的拉力为646.2KN。新吊杆张拉加载速度小于10MPa/min，张拉到符合设计或监控要求时停止，然后拧紧螺母。在张拉过程中，读数测量要准确，记录要全面，真实无误。

4）体系应力转换完成之后，需要对该吊杆位置的系梁顶面标高、索力进行测量并记录。

5）拆除临时工具吊杆系统。先放松卷扬机，将滑轮组下降到桥面，移到下一吊杆进行安装。

6）当全部吊杆更换完成之后，根据监控单位联测数据确定是否进行吊杆索力调整。调整时按1/2、1/4、1/8的程序进行，而且四点同步，应尽量减少调整步骤和次数。

7）新吊杆防腐

新吊杆张拉调节完成后，安装防护罩，在保护罩内、下预埋管内、上端锚头锚腔内均灌注防腐填充物，然后再将拱顶上锚头位置的盖板焊上。下端防水罩安装必须使防水罩内孔的密封腻子及遇水膨胀橡胶条密贴吊杆索体外表面，在密贴前先在接触面涂刷防水胶，要求刷涂的防水胶具有一定粘结力，且不能与密封腻子及遇水膨胀橡胶条产生化学反应。锚头保护罩虽然在工厂内已经进行了一定的防腐处理，现场还需要进行防腐处理。

4.结束语

随着我国桥梁数量不断增加，原先修建的系杆拱桥都面临吊杆破损老化或者其他原因导致的应力损失需要更换吊杆的的情况。从提出更换的意向开始，编制方案、结构计算、论证评审等各个环节都需要做很多耐心细致的工作，最终付诸实施用实践来检验，这是集先前经验和众人智慧的共同结果，每一次的技术积累也为以后类似的工程积攒了宝贵经验。

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