换索技术在斜拉桥加固施工中应用

1、换索技术在斜拉桥加固施工中应用摘要:以某斜拉桥换索工程为例，重点介绍了斜拉桥换索过程中增设的临时拉索设计方案及其换索的施工过程，为我国20世纪70,80年代同类型斜拉桥换索总结出了宝贵经验。关键词:斜拉桥换索临时拉索在过去的50年内，全世界修建了数百座各种类型的斜拉桥，我国的斜拉桥数量也已超过100座。但由于斜拉索的防护技术不尽完善，拉索施工质量不过关或养护不当，在桥梁运营若干年后，不可避免地会出现斜拉索腐蚀问题，国内外一些斜拉桥（如:德国的科尔布兰特桥、委内瑞拉的马拉开波湖桥、英国的伍埃桥、我国的济南黄河大桥等）不得不换索，以保证桥梁安全和继续运营。因此，斜拉桥换索成为具有工程实践意义的重要

2、课题。斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件，可以说斜拉桥的拉索的使用寿命直接制约着斜拉桥的使用寿命，所以为调整结构整体受力和一些出现病害的拉索要进行换索工作，一些斜拉桥换索设计的做法是：对拉索进行逐根更换，以换索前实测的索力为依据，换索过程中不改变原有索力和高程。也就是说，换上新索后，新索索力与桥面高程与换索前全桥索力和高程保持一致，因此在换索过程中临时拉索的使用就变得尤为关键。本文以一座旧斜拉桥的换索施工，重点讲述了临时拉索在换索过程中的重要作用及临时拉索的设计。1工程概况某桥为（39+88.8+39）m钢筋混凝土斜拉桥，桥梁全长173.28m,三跨双台、双塔双索面斜拉型对称布置，主桥采用墩、塔固

3、结、桥面系支承体系。桥面净宽2x1.0m（人行道）+6.0m（行车道）。桥梁为双塔对称布置,塔架为“A字形框架;拉索为双索面扇形布置，每塔六对。主梁由两箱形梁和行车道板组成。桥梁设计荷载：汽一10、履一50，于1987年12月竣工34。2006年10月3日，该桥2号塔一根斜拉索突然断开。经研究，该桥的加固方案为：基于目前钢索锈蚀相当严重，应该更换该桥全部斜拉索。每塔除一号拉索为单索外，其余5对均为双索，全桥原有拉索88根,设计换索将其中双索皆换为单索，更换后全桥新拉索为48根。2桥梁检测及结构病害情况由于该桥位于交通要道，交通量大，因此为保证桥梁的安全运营，对该桥进行了全面的检测，检测结果表明

4、：（1）斜拉索钢丝锈蚀、断裂。该斜拉桥的防护采用套管压浆法：套管与钢索之间的空隙内压注水泥浆，由于当时施工工艺条件差，采用套管压浆法压浆时水泥浆液大多数未充盈至主塔索管顶部，导致主塔索管下口斜拉索钢丝腐蚀严重，氧化、水、电化电位、持续作用于高强钢丝的拉应力等因素引起钢材腐蚀，产生应力腐蚀裂缝。拉索护套划伤、开裂以致剥落，而没有得到及时的修补，钢丝直接暴露在空气中产生锈蚀，大部分斜拉索锈蚀严重，已发现两根拉索断裂，部分拉索接近断裂。（2）梁体病害。经检查统计发现,箱梁病害比较严重，全桥箱梁宽度大于0、15mm的裂缝共长128m,其中中跨无索段箱梁已断裂，断裂宽度达3cm。根据检测结果,该桥斜拉索

5、病害已经非常严重影响了该桥使用的耐久性和结构的安全性，为确保换索施工的安全性和施工质量，因此必须增加临时拉索以保证换索顺利进行。3临时拉索的设计斜拉桥是由塔、梁、索组成的空间结构，主梁与其他桥型相比，梁高较小,因此任一斜拉索索力的变化都会导致整个结构内力和线性的改变。由于原桥斜拉索已出现各种病害，为了增加换索的安全系数，换索时外侧索退出工作，主梁弹性支撑点减少，对主梁不利,综合考虑各方面因素，经过多次计算分析，在换索拆除外侧拉索前，在要拆除索面正上方1.5m处增加平行于旧索的临时拉索，这样既改善了旧索的受力又能通过增加主梁的弹性支撑点提高了梁体的抗弯能力。在换索拆除外侧拉索前，在要拆除索面正上

6、方1.5m增加平行于旧索的临时拉索，临时拉索张拉力与原索设计值或实测值一致，临时拉索设计图见图2。临时拉索主要满足：在主梁、主塔上面围圈原理和大吨位吊车采用钢丝绳架梁原理一样，钢丝绳与主梁、主塔弯曲点用圆弧形三角垫板支垫，保证钢丝绳不受棱角磨损破坏。38钢丝绳在主塔上面围圈后,用4根25螺纹钢在主塔背面植筋支撑钢丝绳以确保张拉后钢丝绳不产生下滑位移。32精轧螺纹钢与38钢丝绳采用特制的连接器连接,主塔上面的连接器作为固定端，主梁上面的连接器作为张拉端。一个主塔上对称的临时拉索必须对称张拉，张拉力与原外侧索设计值或实测值一致。临时拉索张拉后，待新拉索安装完毕，再卸载临时拉索，移至下一工作面。换索

7、和张拉工作，为尽量避免日照高温对结构的影响时间，一般应在早上10点以前进行或者天气温度比较低的时间进行。4换索施工过程（1）换索卸索工具：锚杆、卷扬机、气割、千斤顶、反力架、倒链、三角架、钻具。（2）在更换斜拉索时，每索均按原实测索力进行张拉锚定。换索顺序从损坏的一根索开始更换，更换后索力应和另一边索力相等，由短索开始逐索更换至最长索，同一长度索从中索向边索，从左边到右边逐根更换，最后更换最短索。（3）更换支座。更换完最短索后,同时张拉主塔两边中1索，边1索共4根,使桥塔的横梁支座与梁底保持5mm的空隙，然后取出更换。（4）全部的索更换完，并拆除桥台垫石后，重新测定全桥索力和桥面标高，根据实测值再张拉进行索力调整使其整体线形、索力皆满足设计要求。(5)同一索号的斜拉索全部更换完毕后，除进行索力影响面的测试外，还应该进行邻近点桥面高程测量,根据测试数据，决定是否调整索力。(6)为防止钢索再次被碰坏，在拉索外面增加4m长护索钢管。5结语以某斜拉桥换索工程为背景，重点介绍了临时拉索的设计在斜拉桥换索过程中的重要作用和旧斜拉桥换索的施工过程，本次成功换索同样为我国20世纪70,80年代的同类型斜拉桥换索总结出了宝贵经验。参考文献蒋伟平,李亚东,徐俊斜拉桥换索设计方法探讨J.结构工程师,201