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1、 福州市解放大橋吊桿更換施工 技術(shù)報(bào)告 霍邂 HAIXIAKEXUE 福州市解放大橋吊桿更換施工 福州市工程質(zhì)量檢查站唐林然 [摘要]以福州解放大橋?yàn)橐劳泄こ?文中詳細(xì)介紹了吊桿更換的施工工藝和關(guān)鍵技術(shù)問題,為同類工程提供參考. [關(guān)鍵詞]鋼管混凝土拱橋吊桿兜吊系統(tǒng) 1工程概況 福州解放大橋主橋?yàn)槲迓?lián)跨鋼管砼中承式肋拱橋,跨徑 布置為61mx2+80m+61mx2,拱肋采用"啞鈴型"等截面鋼管 混凝土.6l米跨拱橋的矢跨比為1/5,主拱圈南兩根 750mmx10mm鋼管組合而成.拱肋高度為1.8m;80米跨拱 橋的矢跨比為l/4,主拱圈南兩根800mmxlOmm鋼管

2、組合而 成.拱肋高度為1.9m.仝橋共有吊桿lO4根.采用8405平 行鋼絲墩頭錨吊桿,大橋于l996年l0月1R竣工通車,由 于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制,吊桿的防腐措施尚不完善,據(jù)2001 年～2008年對(duì)解放大橋進(jìn)行吊桿銹蝕檢測(cè)的結(jié)果,表明解放 大橋吊桿腐蝕有加重的趨勢(shì)(如圖1所示),決定對(duì)拱橋進(jìn) 行加同. 圖1下錨頭鋼絲腐蝕情況 2新吊桿設(shè)計(jì)應(yīng)用 吊桿在拱橋體系當(dāng)中起到關(guān)鍵的受力和傳力作用, 通過吊桿將橋面系荷載傳遞到拱肋,再南拱肋傳遞到橋 臺(tái).本橋舊吊桿采用DM5—84型平行鋼絲墩頭錨吊桿,至 于采用同類結(jié)構(gòu)的鐓頭錨,現(xiàn)場(chǎng)制索存在它的局限性和 諸多缺點(diǎn).而且根據(jù)等強(qiáng)

3、度原則,選用塒應(yīng)的冷鑄鐓頭 錨,工廠制索,現(xiàn)場(chǎng)安裝,預(yù)埋管直徑無法配,而且 當(dāng)I忖成橋時(shí)管內(nèi)灌注了混凝土.所以為更換吊桿索,若 采用常規(guī)的錨固措施,必須對(duì)原吊桿進(jìn)行清孔和擴(kuò)孑L, 而且對(duì)封錨部位進(jìn)行開鑿混凝土,這無形中削弱了拱肋 截面參數(shù),繼而降低了拱肋的使用性能,并且施工難度 非常大.本次設(shè)汁新吊桿采用柳州歐維姆公司生產(chǎn)的 CJ15.15鋼絞線整束擠壓式成品吊桿.其鋼絞線束公稱截 面面積為20.85cm,比舊吊桿鋼絲束公稱截面積(16.49 cm.)增加了26.4%. 吊桿索為適應(yīng)兩端的預(yù)埋管結(jié)構(gòu),吊桿兩端采用整體式 擠壓錨.為了方便張拉,擠壓式整體錨具含有外螺牙,通過

4、 螺母淵整索力.吊桿索自由段采用鋼絞線無-枯結(jié)筋.所有鍘 絞線單元成束后外熱擠HDPE,在無.枯結(jié)筋單元之間充填建 筑油脂,確保絞線的獨(dú)屯性和避免互相摩擦現(xiàn)象發(fā)生,油脂 可以避免拉索內(nèi)空隙的毛細(xì)管形成.保持絞線單元問不受潮. 拉索兩端設(shè)球形墊座,可以克服南于上下端錨點(diǎn)的尺寸誤差 而造成拉索的軸線偏轉(zhuǎn),也可以克服由于動(dòng)載情況下主梁 縱橋向位移財(cái)拉索造成的臨時(shí)偏轉(zhuǎn).為了保證拉索系統(tǒng)成 為一封閉系統(tǒng),拉索兩端設(shè)錨頭保護(hù)罩.內(nèi)灌注建筑油脂; 為克服橋面滲水到粱端錨區(qū),預(yù)埋管在原來的基硎:上增加 300mm,即高出橋面人行道板至少250mm以上,在該部分 設(shè)兩半式防水罩,使液態(tài)水不

5、進(jìn)入預(yù)埋管內(nèi),確保管內(nèi)干燥. 3吊桿更換施工 3.1吊桿更換控制原則 合理確定柔性吊桿在全部恒載作用下的張拉力是一項(xiàng)重 要的工作.合理的吊桿索力可以使橋梁自重作用下接近于理 論零彎矩狀態(tài),這樣使拱肋基本處于純瓜和吊桿純拉的簡(jiǎn)單 受力狀態(tài).由于本橋是舊橋加固,結(jié)構(gòu)的徐變已經(jīng)完成到一 定程度,但是按照結(jié)構(gòu)計(jì)算確定新吊桿索力著實(shí)不容易,可 以根據(jù)更換之前橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài),在該應(yīng)力和位移的fj1=f提下 是安全的.本著這個(gè)原則,新吊桿張拉時(shí)確保各控芾IJ點(diǎn)高程 不變和各控制點(diǎn)位移基本不變的前提下實(shí)施吊桿更換,即是 以高程控制為主,應(yīng)力控制為輔. 3.2兜吊系統(tǒng) 吊桿更換實(shí)際就是

6、舊吊桿——臨lI寸支撐結(jié)構(gòu)——新吊桿 2011年第9期(總第57期)27 福州市解放大橋吊桿更換施工 的一個(gè)過程.臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)是整個(gè)施上過程中最為重要的施 上設(shè)施.考慮到上期,安全,輕便.本僑吊桿更換支撐結(jié)構(gòu) 采用鋼絲繩兜吊系統(tǒng),其Fh鉍I絲繩,滑輪組,淵節(jié)葫蘆構(gòu)成. 兜吊系統(tǒng)上端位于原上錨頭前后42em以內(nèi)下端設(shè)在原吊 桿橫梁錨頭25cm以內(nèi),基本上靠近原吊桿位置,避免了原 橋結(jié)構(gòu)受力重分布,兜吊系統(tǒng)安全系數(shù)為5.4.兜吊系統(tǒng)示意 罔見罔2.塒整個(gè)系統(tǒng)來說,關(guān)鍵部位應(yīng)該就是兜吊系統(tǒng)的 拱肋端限位安裝,它的結(jié)構(gòu),與拱肋連接方式最為重要.施 工中對(duì)第一根吊桿更換前進(jìn)行預(yù)兜吊

7、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),沒有發(fā)現(xiàn)滑 移,松脫現(xiàn)象. 圖2兜吊系統(tǒng) 3.3拆除舊吊桿 南于拱肋剛度都比較大,體系轉(zhuǎn)換難度比較大,為了避 免應(yīng)力過分集中,采用臨時(shí)兜吊系統(tǒng)分緞JJ口裁,舊吊桿分部 割斷的施工工藝進(jìn)行:即臨Il寸吊桿按總設(shè)汁應(yīng)力的10%分繳 加裁,然后割斷l(xiāng)2根鋼絲,然后加裁到20%,再割斷12根 鋼絲,總共分l0次循環(huán),才能完全割斷整根吊桿,舊吊桿的 應(yīng)力轉(zhuǎn)移到臨時(shí)兜吊系統(tǒng)上.吊桿更換過程中.始終采用高 精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行過程監(jiān)控,隨Il寸掌握標(biāo)高情況,并有々人檢 查兜吊系統(tǒng)各部件的安全穩(wěn)定性. 3.4預(yù)埋管成孔及接長(zhǎng) 原吊桿上下預(yù)埋管內(nèi)填充大量的水泥砂漿,為確保新索 安

8、裝和對(duì)預(yù)埋管壁防腐,必須將水泥砂漿清除干凈,為此采 用高速金剛石鉆機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)取芯鉆孔,南于鉆機(jī)重輕,且 靠高速旋轉(zhuǎn)取,保證對(duì)鋼管拱混凝土的擾動(dòng)最小,同時(shí)成 孔效率高,確保了工期. 預(yù)先在行車道板橫向接縫處以舊吊桿為中心鑿開 300mm~3OOmm的凹槽,凹槽上端至橫梁下2cm(原設(shè)汁采 用吊桿下預(yù)埋管從縱梁面焊接至人行道面以上,舊吊桿拆除 后,發(fā)現(xiàn)橋梁縱梁內(nèi)未預(yù)埋預(yù)埋管),新舊預(yù)埋管(原預(yù)埋 管為0165nlnl,接長(zhǎng)預(yù)埋管為O180nlm鋼管)間采用環(huán)氧粘鋼 膠接氏預(yù)埋管至人行道面上lOcm. 3.5新吊桿安裝 吊桿吊裝采用卷揚(yáng)機(jī)輔助進(jìn)行,利用在拱頂?shù)鯒U的安裝 282

9、011年第9期(總第57期) 位置的正上方設(shè)置的_|角吊架作為起吊點(diǎn),將下方的吊桿吊 到安裝位置.對(duì)易磨損部位及預(yù)埋管口』J口墊橡膠飯.吊桿安 裝過程中包裝全部保,卣至索體進(jìn)到預(yù)埋管管口,方才拆 除預(yù)埋管段索體外包裝,預(yù)埋管間索體外包裝直至最后拆除, 有效保護(hù)了索體. 吊桿張拉,對(duì)橋卣標(biāo)高采取預(yù)提升lcm,并邊放松邊 張拉,采用以橋面標(biāo)高為準(zhǔn),索力進(jìn)行校核的控制方法.吊 桿張拉就是吊桿體系轉(zhuǎn)換過程:即南little吊桿轉(zhuǎn)換到新吊桿, 轉(zhuǎn)換過程采用分級(jí)進(jìn)行,每張拉一級(jí),測(cè)量橋面標(biāo)高,至 兩相鄰吊桿吊點(diǎn)高差控制在i5mm內(nèi),此ll寸索力值與設(shè)汁橫 梁索力差值若在20%罔內(nèi),皆

10、視為正常,張拉淵整速度一 般應(yīng)小于10MPa/min,直至張拉到要求停止. 3.6封錨及防腐 下錨頭先在墊板上焊墊圈,將保護(hù)革上擋板拆下,并焊 在墊圈上;然后再錨頭牙上涂防腐油脂,并外套型料袋隔離; 再安裝保護(hù)罩,保護(hù)罩與擋板間安裝防水橡膠;最后在保護(hù) 革內(nèi)灌注發(fā)泡劑.上錨頭錨腔內(nèi),先將原預(yù)埋管與錨墊板補(bǔ) 焊密封.清理干凈,并涂刷防腐油漆;然后將原弧形板改版 重新安裝好,并滿焊;最后灌注高密度發(fā)泡劑.將灌漿口封 好,并涂刷防腐油漆兩道.上預(yù)埋管按圖紙要求安裝上減振 塊,預(yù)埋管內(nèi)注發(fā)泡劑;下預(yù)埋管南于接長(zhǎng)預(yù)埋管管徑變大, 采用在原減振塊外圓用強(qiáng)力膠粘貼7mm厚橡膠板,然后安

11、 裝.從底部往上灌注發(fā)泡劑.人行道底接長(zhǎng)預(yù)埋管外露部分 加設(shè)f昆凝土護(hù)套管.護(hù)套管底部發(fā)泡呈錐狀,防止護(hù)管內(nèi)積 水.塒下預(yù)埋管上端安裝防水罩,防水罩下口套在預(yù)埋管上, 上口通過防水橡膠帶箍緊索體. 4吊桿上下預(yù)埋管錯(cuò)位處理 南于原橋的施工誤差,在短吊桿施工過程中,發(fā)現(xiàn)有6 根吊桿原上下預(yù)埋管存在錯(cuò)位情況而無法安裝新吊桿,分別 為第一跨Il#下游吊桿錯(cuò)位約5cm(下預(yù)埋管向西北方向偏 位);第二跨12#上游吊桿錯(cuò)位約4cm(下預(yù)埋管向南偏西 方向偏位);21群下游吊桿在距上錨墊板l10cm處鋼筒向內(nèi) 鼓出,基本完全封堵預(yù)埋管;第三跨22#上游吊桿錯(cuò)位約 5.5cm(下預(yù)埋

12、管向下游偏位);34#上游吊桿錯(cuò)位約4cm(下 預(yù)埋管向侖1II方向偏位);第四跨43#上游吊桿錯(cuò)位約4cm (下預(yù)埋管向倉…方向偏位).施工中采用在對(duì)上預(yù)埋管進(jìn) 行偏位鉆孔,使上下孔對(duì)位能安裝新吊桿,以第一跨l1≠}下 游吊桿為例,步驟如下:①在偏向兩北方向用氣割割除部分 上錨墊板,成月牙形(最寬處4.5cm,約占l/3圓).②用 金鋼石鉆機(jī),Ol50mm鉆頭進(jìn)行偏位鉆孔.③上錨墊板l』JⅡ裝 20mm厚的鋼板,用0150mm塑料管作預(yù)埋管與新吊桿一起 下放安裝,并進(jìn)行新吊桿張拉200kN.④對(duì)預(yù)埋管與拱圈的 間隙下端進(jìn)行封堵.⑤預(yù)埋管內(nèi)進(jìn)行發(fā)泡劑發(fā)泡,先下預(yù)埋 管,后上

13、預(yù)埋管.⑥在上錨墊板上鉆10mm注漿孔.對(duì)預(yù) 埋管與拱圈間隙灌注環(huán)氧漿.并在球形墊下安裝一鋼筒來』J口 同,通過鋼簡(jiǎn)把吊桿拉力傳遞至上錨腔外網(wǎng)拱肋上,然后張 拉至設(shè)汁索力. 5橋梁健康監(jiān)測(cè) 吊桿是解放大橋的極其關(guān)鍵構(gòu)件,在關(guān)鍵吊桿上建立在 線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),確保施工質(zhì)苗和運(yùn)營(yíng)安全,為以后的養(yǎng)護(hù)維修 決策提供直接的數(shù)據(jù)支持.本次吊桿健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用安裝 磁通量傳感器,考慮通航孔的凈高限制,本次通航孑L不安裝 索力汁,全橋共安裝索力計(jì)l8個(gè),分別安裝在第一,二,五 跨拱腳及跨中吊桿處. 工程完工后,經(jīng)福州大學(xué)結(jié)構(gòu)研究所對(duì)橋面標(biāo)高,橋面 線形,吊桿索力進(jìn)行檢測(cè),x寸仝橋進(jìn)行動(dòng)靜載試

14、驗(yàn).試驗(yàn)表 明:橋面標(biāo)高及線形符合設(shè)計(jì)要求,吊桿索力符合設(shè)計(jì)要求, 拱肋受力正常,撓度變形正常,橋梁承載力達(dá)到原設(shè)汁荷載 要求. 6結(jié)語 本鋼管砼拱橋采用格體擠壓式鋼絞線吊桿替代原橋吊 桿,并在吊桿更換過程中嚴(yán)格加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和采用施工方便可行 的臨I『寸兜吊系統(tǒng),是極其成功的.在本橋吊桿更換施上中遇 到的一些技術(shù)問題極具代表性,對(duì)這些問題的處理為今后同 類橋梁的吊桿更換積累了一定的經(jīng)驗(yàn).在工程中拆除舊吊桿 時(shí)遇到的問題,對(duì)今后鋼管砼拱橋吊桿的可更換式設(shè)計(jì)提出 了要求. 參考文獻(xiàn): f1】陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工【M].北京:人民交通出版社.1999. 【2】交通

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