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摘要:

拱式組合體系結(jié)構(gòu)，在橋梁工程中的應(yīng)用已有100多年的歷史。在我國(guó)橋梁工程中的應(yīng)用于90年代得到迅速發(fā)展。但隨著近年來(lái)超限大軸載車(chē)數(shù)量增加、橋梁使用年限以及原橋工藝技術(shù)的缺陷，對(duì)此類(lèi)橋梁的維護(hù)工作提出很高的要求?，F(xiàn)就龍巖市永定區(qū)南門(mén)大橋吊桿體系更換施工，淺談施工工藝及控制。

關(guān)鍵詞:

吊桿更換;兜吊系統(tǒng);索力控制;橋面標(biāo)高

1現(xiàn)狀橋梁情況介紹

1．1概況

龍巖市永定區(qū)南門(mén)大橋于1994年施工，1996年建成通車(chē)。主橋上部結(jié)構(gòu)主跨為50.0m的鋼筋混凝土中承式拱橋，邊跨對(duì)稱(chēng)布置了跨徑為19.0m的坦拱，引橋?yàn)榭鐝?6.0m的空心板梁橋。鋼筋混凝土中承式拱橋凈跨47.5m，凈矢高9.5m，凈矢跨比1/5?；A(chǔ)部分為沖孔灌注樁。橋面寬度:快車(chē)道9m，兩側(cè)各設(shè)人、自行車(chē)混合慢車(chē)道3.5m，總寬度為16.0m，原設(shè)計(jì)荷載:汽－20，掛－100，人群荷載為3.5KN/m2。

1．2現(xiàn)狀橋梁吊桿存在的問(wèn)題

(1)本橋吊桿使用年限已久(16年)，超過(guò)橋梁拉索在正常使用狀態(tài)一般使用年限(10—15年)?，F(xiàn)狀吊桿為A3鋼吊桿體系，外包不銹鋼套管防護(hù)，C3和C8吊桿處不銹鋼套管為兩段拼接，套管接縫處未做防水處理，雨水沿接縫滲入套管內(nèi)，以至吊桿銹蝕。橫梁下吊桿錨固螺母及鋼墊板外露、銹蝕嚴(yán)重;(2)吊桿的安全系數(shù)在2.14－3.40之間，大部分吊桿不能滿(mǎn)足《公路懸索橋設(shè)計(jì)規(guī)范》(報(bào)批稿)要求;吊索的安全系數(shù)大于2.50;(3)主橋橋面在正常行車(chē)最大加速度響應(yīng)出現(xiàn)在30km/h跑車(chē)時(shí)，橋面加速度響應(yīng)值為0.076g，大于對(duì)人體不適的限值0.065g;(4)該橋結(jié)構(gòu)構(gòu)造存在缺陷，主橋吊桿錨頭銹蝕嚴(yán)重，局部結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于危險(xiǎn)狀態(tài)，橋梁技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)定為D級(jí)。

2吊桿更換技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及工藝措施

2．1吊桿更換采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(GJJ99－2003)《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》(GB/T14370－2007)《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ2－2008)《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TJ23－2008)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50－2011)《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/TJ21－2011)《擠壓錨固鋼絞線(xiàn)拉索》(JT/T850－2013)《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線(xiàn)》(GB/T5224－2014)

2．2吊桿更換工藝控制

龍巖市永定區(qū)南門(mén)大橋因受原橋尺寸限制，本次吊桿更換采用兩種類(lèi)型吊桿，1#、2#、8#、9#四對(duì)吊桿采用鋼拉桿，3#、4#、5#、6#、7#五對(duì)吊桿采用整體擠壓索組合鋼拉桿組件。

2．2.1吊桿更換控制指標(biāo)

(1)新吊桿生產(chǎn)尺寸確定:現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量舊吊桿上下錨點(diǎn)的距離，綜合考慮設(shè)計(jì)采用錨具體系的不同要求以及拱肋內(nèi)斜高的區(qū)別，精確計(jì)算出各根吊桿實(shí)際所需的下料長(zhǎng)度。(2)設(shè)計(jì)吊桿索力設(shè)計(jì)值:1#桿(361.9KN)，2#桿(366.4KN)，3#桿(366.4KN)，4#桿(361.3KN)，5#桿(356.5KN)，6#桿(361.3KN)，7#桿(366.4KN)，8#桿(366.4KN)，9#桿(361.9KN)。(3)吊桿更換允許偏差值:吊桿長(zhǎng)度(±0.001L及±10mm)，吊桿拉力(符合設(shè)計(jì)要求及±10%KN)，吊點(diǎn)位置(10mm)，吊點(diǎn)高程(±5mm);其中L為吊桿長(zhǎng)度。

2．2.2單根吊桿更換施工流程(見(jiàn)圖1)

2．2.3兜吊系統(tǒng)安裝及舊吊桿拆除控制

(1)兜吊系統(tǒng)安裝控制:在橋面下橫梁的吊桿處組裝工作平臺(tái),圖1安裝好臨時(shí)索提升系統(tǒng)中的梁底托架，安裝過(guò)程中要注意保持兩側(cè)平衡，防止橫梁產(chǎn)生傾斜;②在拱肋上安裝吊梁提升系統(tǒng)，提升系統(tǒng)由上下端錨固系統(tǒng)和臨時(shí)索提升系統(tǒng)組成。錨固及提升系統(tǒng)組成構(gòu)件的安裝、焊接要牢固，以避免在張拉臨時(shí)索時(shí)系統(tǒng)有過(guò)大的變形、滑移、傾斜;③用千斤頂對(duì)臨時(shí)索進(jìn)行整體分級(jí)張拉，上下游臨時(shí)索應(yīng)同時(shí)同步進(jìn)行張拉，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橫梁吊點(diǎn)處標(biāo)高，其上下變化值與相鄰吊點(diǎn)的高程變動(dòng)差不得超過(guò)±5mm。(2)舊吊桿拆除控制:①兜吊系統(tǒng)安裝完畢后靜置24小時(shí)，然后觀察兜吊系統(tǒng)各部件完好情況，確保安全后拆除舊吊桿;②吊桿的拆除依據(jù)對(duì)稱(chēng)的原則，從每拱跨兩端向跨中交替逐對(duì)拆除，每拆除一對(duì)舊吊桿，則相應(yīng)的換上一對(duì)新吊桿。吊桿拆除采用多次加載及分批割斷舊吊桿的方式使吊桿拉力逐步轉(zhuǎn)移到臨時(shí)兜吊系統(tǒng)上，在拆除吊桿的過(guò)程中，應(yīng)時(shí)刻監(jiān)測(cè)橋面的標(biāo)高，如出現(xiàn)較大的變動(dòng)時(shí)應(yīng)立即停止施工，待查明原因并確定處理方案后方可繼續(xù)施工;③由表1可知，吊桿切割后橋面標(biāo)高差值在±5mm范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求;索力的差值在0－34KN的范圍內(nèi)，差值百分比絕對(duì)值小于10%，符合規(guī)范要求。

2.2.4吊桿更換及張拉調(diào)索

(1)依次安裝好聯(lián)接套、撐腳、千斤頂，進(jìn)行張拉預(yù)緊;(2)吊裝新吊桿由拱肋下方向上穿入孔道中，吊桿穿出后繼續(xù)上提，直到方便采用卷?yè)P(yáng)機(jī)或手葫蘆將下部吊桿組件從橫梁上方穿入橫梁孔道內(nèi)為止。吊桿穿孔完成后先進(jìn)行上端錨具安裝，上端固定后旋緊下端錨具螺母;(3)吊桿采用上端張拉，根據(jù)設(shè)計(jì)索力計(jì)算值對(duì)上下游吊桿分級(jí)、同步張拉，即將臨時(shí)拉索系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到新吊桿上，張拉過(guò)程應(yīng)注意吊桿受力平衡;(4)初張拉吊桿至使橋面抬高4mm，放松臨時(shí)拉索系統(tǒng)至不受力狀態(tài)，實(shí)測(cè)橫梁處橋面標(biāo)高，橋面標(biāo)高上下位移不得超過(guò)±5mm;(5)每跨全部吊桿更換完畢后，對(duì)本跨吊桿進(jìn)行一次全面的橋面標(biāo)高和索力的調(diào)整，調(diào)整的原則是以標(biāo)高控制為主，同時(shí)要求同拱跨同一編號(hào)吊桿上下游索力盡可能一致;(6)根據(jù)計(jì)算的調(diào)整標(biāo)高值對(duì)吊桿再次張拉，將橫梁調(diào)整到設(shè)計(jì)標(biāo)高;(7)吊桿更換前后橋面標(biāo)高及索力控制:①吊桿更換前后橋面標(biāo)高及索力控制如表2。②索力鎖定值與設(shè)計(jì)值偏差及調(diào)整:由于橋面標(biāo)高在設(shè)計(jì)允許范圍時(shí)的索力與實(shí)際張拉鎖定索力有一定偏差，但均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)，按此索力鎖定。③由表2可知，吊桿更換后橋面標(biāo)高差值在±5mm范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求;索力的差值在0－34KN的范圍內(nèi)，差值百分比絕對(duì)值小于10%，符合規(guī)范要求。

3結(jié)論

在試驗(yàn)荷載作用下，該橋加固與改造工程現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度均能滿(mǎn)足規(guī)范要求，橋梁承載能力符合城－B級(jí)荷載等級(jí)要求。

3．1靜載試驗(yàn)

3．1.1應(yīng)變測(cè)試

(1)在各工況試驗(yàn)荷載作用下相應(yīng)拱肋控制截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.22－0.46之間，橫梁控制截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)為0.22，北引橋控制截面測(cè)點(diǎn)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)在0.29－0.55之間，均符合規(guī)程(JTG/TJ21－2011)規(guī)定的不大于1.00的限值要求;(2)退載后各控制截面應(yīng)變基本可恢復(fù)，最大相對(duì)殘余應(yīng)變?yōu)?.26%，低于規(guī)程(JTG/TJ21－2011)規(guī)定的20.00%的限值要求。

3．1.2撓度測(cè)試

(1)在各工況試驗(yàn)荷載作用下相應(yīng)拱肋控制截面測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.42－0.86之間，橫梁控制截面測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.50，北引橋控制截面測(cè)點(diǎn)撓度校驗(yàn)系數(shù)在0.28－0.43之間，均符合規(guī)程(JTG/TJ21－2011)規(guī)定的不大于1.00的限值要求;(2)退載后各控制截面變位基本可恢復(fù)，最大相對(duì)殘余變位為18.41%，低于規(guī)程(JTG/TJ21－2011)規(guī)定的20.00%的限值要求。

3．1.3裂縫觀測(cè)

在試驗(yàn)荷載作用下，所檢橋梁主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件未見(jiàn)明顯肉眼可見(jiàn)裂縫。

3．2動(dòng)載試驗(yàn)

3．2.1橋梁自振特性

橋梁自振特性檢測(cè)，主橋及引橋橋梁自振特性頻率實(shí)測(cè)與理論值比值在1.09－1.57之間，且理論與實(shí)測(cè)振型一致，表明橋梁主橋和北引橋結(jié)構(gòu)的總體剛度較好。

3．2.2橋梁跑車(chē)試驗(yàn)

(1)加速度時(shí)程響應(yīng)顯示，在無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)下，南門(mén)大橋主橋橋面及北引橋橋面豎向最大加速度幅值均未超0.065g，符合行車(chē)舒適性要求;(2)沖擊系數(shù)測(cè)試。經(jīng)沖擊系數(shù)測(cè)試可知，在無(wú)障礙行車(chē)試驗(yàn)下，車(chē)輛對(duì)南門(mén)大橋主橋拱肋、北引橋的沖擊系數(shù)根據(jù)動(dòng)載效率系數(shù)換算為標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的沖擊系數(shù)最大值均為μ=0.06，主橋拱肋沖擊系數(shù)小于規(guī)范(JTGD60－2004)規(guī)定的設(shè)計(jì)計(jì)算取值μ=0.12，北引橋的沖擊系數(shù)小于規(guī)范(JTGD60－2004)規(guī)定的設(shè)計(jì)計(jì)算取值μ=0.31。4體會(huì)和建議(1)該橋吊桿更換施工工藝是可行的，控制的方法是正確的;(2)對(duì)于該橋的吊桿更換，所采用的控制原則能滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定，可作為類(lèi)似橋梁控制的參考;(3)對(duì)于施工后鎖定索力偏差的問(wèn)題，本人認(rèn)為由于橋梁經(jīng)行車(chē)作用后，存在應(yīng)力重分配，與新橋設(shè)計(jì)時(shí)的理論索力有所偏差是正常的，其變化規(guī)律有待于今后的工作中總結(jié);(4)對(duì)于1#、2#、8#9#上下游吊桿張拉索力差值與其他吊桿偏差較大，主要是由于這四對(duì)吊桿為剛性鋼件且位置接近拱腳，拱圈受力較復(fù)雜，桿件邊界條件復(fù)雜導(dǎo)致的。其變化規(guī)律及控制指標(biāo)有待于今后在工作中進(jìn)一步探索和研究;(5)吊桿更換應(yīng)封閉施工，吊桿張拉應(yīng)盡量選擇在每天的同一時(shí)間段進(jìn)行，以便減少橋面荷載變化及溫度偏差造成的橋面標(biāo)高偏差;(6)對(duì)于舊橋加固工程，原橋數(shù)據(jù)的測(cè)設(shè)整理對(duì)后期施工是至關(guān)重要的，其直接影響工程質(zhì)量、進(jìn)度、結(jié)構(gòu)安全及工程投資控制。

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作者:陳賽娟 單位:福州兢成建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司