唐賜明（重慶橋都橋梁技術****）
摘要：結合工程例項，利用精軋螺紋鋼及工字鋼作為臨時吊桿系統，將原吊桿的力轉換至臨時吊桿系統，再轉換至更換的新吊桿，完成中下承式拱橋吊桿更換。
關鍵詞：拱橋；吊桿；更換；施工工藝
前言自上世紀90年代開始，我國修建了大量中、下承式拱橋，該類橋梁主要是通過吊桿將橋面系的恆載及活載傳遞至拱肋，因此吊桿是關鍵的承重構件。當時舊吊桿體系採用的基本上是平行鋼絲+鐓頭錨的方式。
由於受當時技術水平、材料質量及施工質量等因素影響，橋梁竣工10多年後，吊桿便開始出現病害，隨著時間的推移逐漸成為橋梁結構的安全隱患，甚至出現吊桿斷裂致使橋梁垮塌的事件。吊桿的使用壽命一般為20年，從上世紀90年代拱橋竣工至今，將有大量的吊桿達到其使用壽命，需要更換。筆者結合四川省綿陽市安昌二橋拱橋吊桿更換施工實踐，對吊桿的更換進行**。
1、工程概況
四川省綿陽市永安北路安昌二橋位於永興至安縣縣道上，跨越安昌河，是變截面懸鏈線鋼筋混凝土箱型中承式雙肋吊桿拱橋，於2023年建成通車。
橋梁上部結構主拱圈為變截面懸鏈線鋼筋混凝土箱型雙肋拱，肋間在橋面以下設有橫撐與k型橫撐；原橋吊桿採用熱擠pe防護鋼絲，每根吊桿共139根φ5高強平行鋼絲，標準強度為1670mpa，錨具為墩頭錨；吊桿橫聯採用鋼筋混凝土空心梁結構；拱及墩上立柱（橫樑）採用鋼筋混凝土框架結構。
2023年汶川「512」**時，該橋損毀較嚴重。為消除隱患，在處治完其他病害後，決定將其吊桿全部予以更換。
2、吊桿更換施工方法
2．1施工措施
2.1.1 施工支架及平台
支架用鋼管搭設，搭設前進行荷載驗算，符合安全要求後才能施工。
在拱肋下搭設滿堂支架，施工支架需作為吊桿換索的平台，故腳手架的剛度和整體穩定性也要控制；支架搭設好後在其上滿鋪竹跳板即可使用。全橋採用扣件式鋼管支架，鋼管規格為φ48mm×3.5mm。
橫樑處用鋼管、扣件搭設吊架，拱肋處用鋼絲繩固定，中間在洩水孔位置採用鋼絲繩拉住縱向鋼繩，以保證鋼絲繩的受力穩定、安全。
2.1.2儀器裝置
本專案使用的機械裝置及儀器主要有：吊車2臺，鑽孔機2臺，捲揚機2臺，電焊機5臺，氣割5套，混凝土裂縫觀測儀1臺，鋼筋位置測定儀1臺，空壓機2臺。
2.2 施工方法
在擬更換吊桿的拱頂下方和橫樑吊點下部分別安裝腳手架和施工掛籃，再安裝臨時吊桿 ，逐步頂公升臨時吊桿，將橫樑頂公升約1cm，待原吊桿放鬆後，逐根截斷原吊索的鋼絲以釋放擬替換吊桿力，鋼絲的切割與臨時吊桿的預加力交替進行，以控制縱橫梁豎向位移在允許範圍內微小變化；解除舊索後及時安裝新索，並逐步對新索施加預應力和放鬆臨時吊桿。在換索全過程中，需跟蹤檢測索力和更換吊桿所在處(縱橫梁相交處)的撓度變化情況，同時還應測量鄰近點橋面標高，以決定是否需要調整索力。全橋換索結束後，需檢測全橋的索力，測量吊索下錨固區標高，並進行迴圈調整，直至索力和橋面線型與初值基本一致。
2.2.1、 施工前的準備
1）為使吊桿更換施工安全、順利，換索前，需對拱肋、縱橫梁部**縫進行必要的加固處理；同時建立導線點控制網，測量原吊桿上下錨墊板間距以確定新索長度；製作、安裝工作平台及吊車牽引系統；對有關專用裝置、儀器進行試驗標定。
新索長度確定方法：首先在該橋梁岸側附近建立起導線點(網)，利用高精度全站儀測量吊桿上下錨固鋼板中心點的空間座標，計算其實際索長(l0)。本項測量誤差要求為±5mm。
根據設計單位及生產廠家的綜合計算，為保證施工時調索安全，實際新索設計(下料)長度l取值為l0+2cm。
由於安昌二橋從方案確定到開始製作吊桿的時間較短，無法開啟上下錨固區來測量上下錨板之間的距離，所以採用測量拱肋底到行人路頂面的長度，上下錨固區處採取理論計算來確定其長度。按照橋面高程調整的資料，計算出吊桿長度。
為了克服因吊桿長度測量不准、理論計算造成的偏差，經各方協商，本專案將吊桿的兩端可調部分適當加長，以保證安裝時就位準確。
2）換索施工的工作平台包括拱肋工作平台及橋下梁底更換鋼吊桿的施工掛籃。拱肋工作平台採用在拱肋兩側架設滿堂鋼管架的方式，為保證通車安全，在車行道邊緣採用彩鋼瓦將操作位置與車道分隔開。
橋面上的牽引系統主要是吊車、捲揚機、3t及5t葫蘆，用於牽引拉索就位。
換索施工的專用機具主要有臨時吊桿、張拉聯結器、掛索引出桿、千斤頂、油幫浦、反力架、壓力感測器及夾具、葫蘆等。
3）按設計圖的要求，驗算臨時吊桿的可靠性。臨時吊桿在換索過程中承擔著吊索的任務，施工中採用8根ф 32mm預應力高強精軋螺紋粗鋼筋作為臨時吊桿。原吊桿拉索最大張力t=1160kn，則替代索拉應力可計算如下：
每根精軋螺紋鋼承受的張力為t÷8=1160÷8=145 kn
螺紋鋼的截面積為π(d/2)2=3.14×（32÷2）2=804mm2
每根精軋螺紋鋼承受的拉應力rg=145×103÷（804×106）=180mpa< [σ]=700mpa
滿足條件強度。安全係數k=700÷180=3.9。
4）張拉聯結器採用45號鋼加工；反力架用3cm厚鋼板焊接而成（見圖1）。使用前，臨時吊桿、螺母及聯結器均要進行探傷檢測，對螺母聯結器要逐個進行洛氏硬度檢驗，同時還需進行千斤頂與壓力表的配套校驗，以及引出杆、聯結器、反力架的超張拉試驗以及壓力表與感測器的對照標定試驗。
圖1 反力架
具體做法如下。
（1）利用標定好的感測器校正油幫浦壓力表讀數(mpa)與千斤頂壓力(kn)之間的相關資料，擬合出千斤頂與壓力表讀數的回歸方程。
（2）利用壓力機壓力(kn)與油幫浦壓力表讀數(mpa)，得出相關資料，計算校核千斤頂的壓力與壓力表讀數的回歸方程及精確度。
(3)根據吊索生產商提供的鋼索p-s曲線，按張拉程式對所有聯結器、引出杆做超張拉試驗。試驗荷載取值為設計荷載的150％。
5）剝除吊桿上端拱肋處的錨固區混凝土。因拱肋是主要受力位置，不能擾動太大，剝除混凝土時一般採用鏨子、手錘等工具。在特別困難的位置，實在不行可人工配合水鑽、風鎬等小型工具鑿除，分別從錨固端頂面和拱底沿預埋鋼管鑿挖，用千斤頂將舊高強鋼絲張拉拔出，清理乾淨方可採用小型工具逐步清除，施工時須注意擾動不要太大。
2.2.2、臨時吊桿安裝及就位
在施工準備階段完成臨時吊桿的製作，以便新吊桿到貨後可及時安裝。安昌二橋安裝使用了2套臨時吊桿系統。
（a） 上分配梁b）中分配梁c） 下分配梁
圖2分配梁安裝時**
1）安昌二橋在拱肋下部兩旁架設滿堂鋼管架（圖3），架設方式為：立桿縱向間距1.5m，橫向間距為1.5m，橫桿豎向間距1.3m。經施工驗算後滿足規範要求。
圖3 鋼管腳手架圖4 鋼板鍥形塊
2）上分配梁分別設定於原吊桿上下兩側附近，下面採用三角形鋼板楔塊調平（圖4）。楔塊尺寸為：寬度30cm，上、下楔塊的長度均為350cm。
由於主拱圈為變截面懸鏈線鋼筋混凝土箱型中承式雙拱，其拱軸係數為1.756，f0/l0=1/4。其拱肋截面高度為：
拱頂為1.7m，拱腳為2.2m，截面寬度在橋面以上為1.
5m，從橋面處至拱腳逐漸增至1.8m。可先通過求導得到楔塊中心點所在處拱肋曲線斜率，再計算出其幾何高度，其曲線斜率也可以採用現場量測的方式確定。
楔塊安裝時需保證水平，水平度不夠時可採用其他薄形鋼板塞墊。
3）臨時吊桿需穿過橋面。臨時吊桿對應的位置在行人路上，用鑽孔機在8根臨時吊桿位置鑽孔，以使其穿過橋面，將吊桿橫樑兜吊起來。安昌二橋採用水鑽鑽孔，孔徑為8.3cm。
4）橫樑下設移動式工作吊籃，每個吊籃的尺寸為長2m，寬1m，最少採用3個。
5）用葫蘆等工具將臨時吊桿吊起，並安裝就位，再調平緊固。
6）更換吊桿時，每個吊點下各設1個50t液壓千斤頂，用於頂公升臨時吊桿以抬公升橫樑1cm。副千斤頂為持力較穩定的機械型千斤頂。為使兩端吊點能同時、同大小頂公升，4個主千斤頂的液壓油路要串通。
安昌二橋千斤頂為4個單獨的千斤頂，協同一致頂公升,實現同步上公升。頂公升位移為放鬆舊吊桿時，吊桿回縮的應變值，其隨吊桿長度變化，略有增大。
2.2.3、舊吊桿拆除
1）臨時吊桿安裝就位後，舊吊桿採用多級放鬆的方式逐步拆除。千斤頂的總頂公升量在忽略溫度影響下，可近似計算：h=pl/(ea)
式中：p為中斷交通時吊桿的拉力；
l為吊桿兩端錨墊板的之間的長度；
e、a分別為吊桿鋼材料的彈性模量及總截面積。
一般分3次解除安裝，即每次頂公升量為h=h/3,每次割斷的鋼絲面積為a/n,或鋼絲根數m=a/(na)，a為單根鋼絲截面積，n為解除安裝次數，鋼絲總根數為139根，即每次截斷46根。即每次的頂公升力pi=hea/l(1-(i-1)/3)(i=1,2,3)。採用頂公升力和頂公升高度控制千斤頂的操作，但以頂公升高度為主，頂公升力作為參考。
放鬆的判斷方式有：（1）通過理論計算，原高強鋼絲的伸長量即h；（2）用精密水準儀隨時觀測橋面的相對高差，達到h值即可；（3）用細鐵絲的尖端看錨墊板處是否有縫隙；（4）用錘子、鋼管等敲擊舊吊桿，用手感感覺吊桿拉力。
2）在橋面往上一公尺五處擷取30cm長的原吊桿hdfe護套,清除鋼絲表面油脂，利用間距100 cm的2個索夾分別夾持住兩端吊桿外側，2個索夾用2根φ16的鋼筋相連線，需防切割舊索時鋼絲向外射出傷人，要求上下游吊桿索切割轉換受力過程同步進行。用氧割逐根斷絲，觀測應力是否轉移到兜吊系統上，被切割的吊桿與相鄰跨監測點的高程變動差不超過±5mm 。
3）清理上錨頭位置混凝土，割除上下錨頭。主要採用人工鑿除，實在不行可人工配合衝擊鑽、水鑽、風鎬等小型工具鑿除。分別從錨固端頂面和拱底沿預埋鋼管鑿挖，用千斤頂將舊高強鋼絲張拉拔出，再清理乾淨。
4）舊吊桿完全割斷後才可以開始鑿除吊桿下錨頭部分的封錨混凝土，下端封錨混凝土如無法用風鎬清除。可採用手持衝擊電鑽垂直鑽孔，人工鑿除，避免梁體遭受破壞。本專案下端沒有封錨混凝土，不需要處理。
5）上端錨頭部件、舊吊桿體清除
上、下錨頭用3t葫蘆整體拔出吊樑（拱頂）外且達到足以安裝單孔聯結器的長度後，用氣割割斷鋼絲,取掉錨杯及螺母。上下錨頭部件取出後，用3t葫蘆把預埋管內的舊吊桿抽出，且對原錨墊板進行打磨除鏽處理。
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