邵 斌

（四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041 ）

0 引言

隨著我國(guó)城市交通不斷發(fā)展，橋梁外觀造型越來(lái)越講究和重視，有些橋梁甚至成為該城市的地標(biāo)性建筑。2000年后全國(guó)也修建了很多鋼管混凝土系桿拱橋這類特殊結(jié)構(gòu)橋型，受當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)規(guī)范的影響，系桿、吊桿均設(shè)計(jì)為不可更換，2014年后的規(guī)范則規(guī)定了這些構(gòu)件的使用年限，現(xiàn)在這些構(gòu)件也陸續(xù)到了更換的時(shí)間了。本文講述了這類橋型系桿和吊桿的初次更換以及再次更換的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為系桿拱橋的加固維修提供一種思路和建議。

1 工程概況及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 工程概況

圖1 沫若大橋主橋離散圖

樂(lè)山市沙灣區(qū)沫若大渡河大橋?yàn)橹骺?50 m 的鋼管混凝土系桿拱橋，如圖1 所示，橋位左岸接沫若大道，右岸接樂(lè)沙大道，

該橋拱肋為鋼管混凝土組成的桁式結(jié)構(gòu)，肋高5.3m，肋寬1.6m，兩肋中心距11.6m，拱肋內(nèi)填混凝土等級(jí)為C40，橫梁采用I 字型截面的普通鋼筋混凝土梁，吊桿采用12φj15.24mm 高強(qiáng)鋼絞線，吊桿兩端采用YM15-12 錨具，其中下端錨具采用鎖頭銷錨固，上端錨具采用夾片式錨固，吊桿設(shè)計(jì)防護(hù)為PE 材料。系桿采用31φj15.24mm 高強(qiáng)鋼絞線，兩端采用YM15-31 錨具錨固，系桿被黃油 麻絮四周包裹和混凝土外包裹防護(hù)，該橋于2000年1月完工并投入使用。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)荷載：汽—20 級(jí)、掛車—100、人群—3.5KN/m2。

橋面凈寬：凈-9+2×2.2 m 人行道（主橋），凈-9+2×3.8 m 人行道（引橋）。

橋下通航標(biāo)準(zhǔn)：五級(jí)航道、凈空8 m。

設(shè)計(jì)洪水頻率：1%。

2 大橋病害情況

該橋營(yíng)運(yùn)3年后，發(fā)現(xiàn)系桿和吊桿出現(xiàn)以下病害情況：

1）系桿鋼箱內(nèi)的黃油麻絮已變質(zhì)，見(jiàn)圖2 所示。

2）上部系桿鋼絞線一般銹蝕，下部鋼絞線嚴(yán)重銹蝕，局部有銹坑。

3）鋼箱凹形槽內(nèi)有積水，且防護(hù)材料不飽滿，除上部外，其它部位無(wú)防護(hù)材料。

4）系桿鋼絞線受力不均，個(gè)別鋼絞線受力較小。

5）吊桿因?yàn)殇P蝕產(chǎn)生的斷面損失已經(jīng)普遍存在，其中部分絲股斷面損失得十分嚴(yán)重。測(cè)得的平均損失率大部分在1%～6%之間，而最大損失率已達(dá)到15%～20%，最大者達(dá)到34.88%。

6）所有吊桿的PE 套均不是設(shè)計(jì)要求的熱擠PE 套，為普通象膠套，鋼鉸線銹蝕嚴(yán)重，見(jiàn)圖3 所示。

7）很多PE 套管中有積水現(xiàn)象。

8）12 號(hào)上下游吊桿下錨頭無(wú)螺母，這是非常嚴(yán)重的失誤。

9）吊桿下端錨頭銹蝕嚴(yán)重，部分吊桿有滲水現(xiàn)象，鋼絞線同樣銹蝕嚴(yán)重，個(gè)別鋼絞線有內(nèi)縮現(xiàn)象。

依據(jù)檢測(cè)報(bào)告結(jié)論，系桿應(yīng)予更換，吊桿應(yīng)予更換。

圖2 系桿銹蝕情況

圖3 吊桿銹蝕情況

3 原橋系桿的初次更換設(shè)計(jì)

該橋?yàn)橄鲁惺阶藻^式鋼筋砼系桿拱，系桿是該橋最重要構(gòu)件。

3.1 新系桿的更換位置設(shè)計(jì)

原橋系桿設(shè)在橋面以下，新系桿設(shè)在橋面以上，在9 號(hào)墩頂、10 號(hào)臺(tái)頂植入鋼筋，澆筑新系桿錨座砼，新系桿穿過(guò)主拱肋間空隙，如圖4 所示。

圖4 新系桿錨座位置圖

3.2 新系桿的結(jié)構(gòu)形式

如圖5 所示，新系桿為OVMXG.T15-31 可調(diào)可換式系桿。

圖5 新系桿構(gòu)造圖

3.3 系桿的更換設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）移除9#主墩舊系桿對(duì)應(yīng)的橋面板，除去10#橋臺(tái)的封填砼。

2）用鉆機(jī)在拱肋之間平鉆出4-φ170 孔洞，使系桿穿過(guò)主拱圈，并不損傷主桁鋼管。

3）按設(shè)計(jì)圖要求，植筋并澆筑好9#墩、10#臺(tái)的錨座砼。植筋時(shí)，不得傷及原系桿，位置可作適當(dāng)調(diào)整，鑿毛新舊砼結(jié)合面，保證新舊砼的結(jié)合強(qiáng)度，錨座砼需達(dá)到100%強(qiáng)度方可張拉系桿。

4）準(zhǔn)備8 臺(tái)千斤頂，兩側(cè)兩岸對(duì)稱張拉，油表讀數(shù)和伸長(zhǎng)量雙控，準(zhǔn)確控制張拉力，其中張拉新系桿和割斷舊系桿同時(shí)進(jìn)行。

5）為保證大橋換索安全，監(jiān)控人員應(yīng)及時(shí)核對(duì)系桿張拉力值、伸長(zhǎng)量是否與計(jì)算的9#墩身位移值對(duì)應(yīng)。

6）新、舊系桿編號(hào)位置見(jiàn)圖6，張拉順序及各指標(biāo)見(jiàn)“表1 新系桿張拉力控制表”。

圖6 新、舊系桿位置

表1 新系桿張拉力控制表

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3.4 更換后的系桿見(jiàn)下圖7

圖7 新系桿就位圖

4.吊桿的初次更換設(shè)計(jì)

4.1 新吊桿的結(jié)構(gòu)形式

更換的吊桿采用組合式鐓頭錨吊桿，橋面以上部分采用55φ7 的高強(qiáng)鍍鋅鋼絲束，外套高密度PE 材料，一端工廠鐓頭，一端現(xiàn)場(chǎng)鐓頭，下部橫梁中用合金鋼棒。吊桿可調(diào)可換，型號(hào)為OVMDM7-55III，見(jiàn)圖8。

圖8 吊桿構(gòu)造圖

4.2 吊桿更換的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.2.1 設(shè)置臨時(shí)兜吊系統(tǒng)

上端兜吊點(diǎn)設(shè)在拱圈吊桿附近，下端兜吊點(diǎn)設(shè)在吊桿橫梁上，有滑輪組可調(diào)節(jié)。

4.2.2 吊桿力的置換

分4 批割斷舊吊桿（12 股鋼絞線），橋面上、下位移控制在1cm 范圍內(nèi)，并及時(shí)調(diào)整吊桿力。

4.2.3 拆除舊吊桿

上端可采用環(huán)型鉆頭，鉆心取索，鉆孔直徑為125cm，下端去掉橋面上的鋼導(dǎo)管，鉆吊桿橫梁，鉆孔直徑不小于90mm。

4.2.4 吊桿的安裝

① 實(shí)地量取吊桿長(zhǎng)度，留夠工作長(zhǎng)度和鐓頭長(zhǎng)度，再對(duì)成品鋼絲束下料，拱肋上的錨頭在工廠鐓頭，安裝錨板和螺母。

② 將新吊桿從拱頂向下穿過(guò)拱肋，將合金鋼棒穿過(guò)橫梁，然后用球鉸將上下兩部分吊桿連接。張拉端在拱肋上端，每次張拉力不超過(guò)150KN，橋面位移應(yīng)控制在±1cm 范圍內(nèi)。最后逐漸把臨時(shí)兜吊系統(tǒng)上的力轉(zhuǎn)移到新吊桿上。整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程橋面系不得受到損傷。

③ 在橫梁處用防腐油脂填滿吊桿縫隙后封閉，安裝止水橡膠板，外罩涂刷油漆

④ 吊桿上、下端安裝保護(hù)罩，灌滿防腐油脂。

5 系桿、吊桿的再次更換設(shè)計(jì)

依據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）規(guī)范第6.0.11 條規(guī)定，系桿和吊桿的使用年限為20年，該橋的系桿和吊桿即將再次更換。

6 結(jié)語(yǔ)

1）新系桿設(shè)在橋面上既不占用機(jī)動(dòng)車道又不占用人行道，既方便施工，又便于日后檢查維護(hù)。初次更換順利，用時(shí)較短，僅用3.5 天便更換完畢，營(yíng)運(yùn)17年?duì)顩r良好。

2）再次更換系桿無(wú)須增設(shè)臨時(shí)系桿，可通過(guò)現(xiàn)有系桿的張拉力調(diào)節(jié)更換，錨座也無(wú)需預(yù)留備用束孔，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。

3）臨時(shí)兜吊系統(tǒng)整體兜吊橋面，對(duì)橋面鋪裝無(wú)大的影響。換掉舊吊桿后，臨時(shí)兜吊系統(tǒng)較小的變化，未引起橋面鋪裝開(kāi)裂，且標(biāo)高亦能控制。

4）系桿和吊桿均采用工廠成品索，質(zhì)量得到保證，可調(diào)可換，下一次更換非常方便。

5）要保證系桿和吊桿在使用周期內(nèi)正常工作，定期對(duì)錨頭進(jìn)行檢查是關(guān)鍵。