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1、钢管砼拱桥吊杆更换施工控制技术Ξ陈思甜,王静,龚尚龙(重庆交通学院,重庆400074)摘要:以乐山市沙湾大渡河大桥的维修加固为依托工程,采用MSC.Marc2001高精度非线性分析软件对吊杆更换过程进行仿真分析,制定出相应的施工控制方法,其成功经验对类似的维修加固工程有参考价值.关键词:钢管砼拱桥;吊杆更换;施工控制中图分类号:U448125+5;U44517+2文献标识码:B文章编号:10012716X(2005)0220012206钢管砼拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强等优点.它比较好地
2、解决了修建桥梁所需求的用料省、安装重量轻、施工简便、承重能力大的矛盾,是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式,所以自1990年在四川旺苍建成跨度115m的国内第一座钢管砼拱桥以来,发展迅猛.但由于诸多原因,在对早期已成部分桥的检测中,钢材料部分锈蚀情况较严重,应力损失较大,不能满足正常安全营运需要,所以应进行维修加固.因钢管砼拱桥是一种较新的桥型,对其维修加固的研究不多,本文以四川乐山沙湾大渡河大桥的维修加固工程为实例,介绍钢管砼拱桥吊杆更换的施工控制技术.1111工程概况原桥总体概况乐山市沙湾大渡河大桥主跨为150m的下承式图1
3、主桥的立面示意钢管砼系杆拱桥,矢跨比1/5(图1).桥位东起乐山市沙湾城区建设路,并沿建设路中线方向延伸横跨大渡河,接于右岸的山咀.桥梁全长366m,引桥为8～25m预应力砼空心板.桥面建筑宽度18m,其中行车道为9m.吊杆采用<15124钢绞线,两端用YM15—12锚具,上端锚具采用夹片锚固,下端锚具采用锁头器锚固,并设有可调节横梁高度的螺母.主桥共19对吊杆,吊杆间距为715m.吊杆的防护采用热挤PE塑套,桥面以上215m内及穿过拱肋处采用钢管防护.该桥设计荷载为汽—20级,挂车—100,人群—315kN/m2.112病害情
4、况根据西南交通大学结构实验中心2002年7月出具的检测报告,大桥吊杆部位病害情况如下:吊杆的PE管已普遍老化变形,部分PE管内已有积水,钢绞线锈蚀普遍较重,断面损失最大达到34188%.吊杆下锚头锈蚀较重,已有部分出现渗水现象,钢绞线也已严重锈蚀.部分吊杆未戴螺帽.防护钢管内的PE管内大部分灌浆不密实且有积水,钢绞线严重锈蚀.系杆锈蚀也十分严重.结论是系杆及吊杆应予更换.原桥面线形基本理想,但跨中位置稍偏低.本文只讨论吊杆的更换控制技术.113工程目标在保证原桥整体性的前提下更换全部旧吊杆,由川交公路勘设院加固设计,在更换过程中
5、控制吊杆张拉力不超出设计范围,并通过调整各受力杆件的受力状态,最终获得较理想的桥面线形.锚吊杆.其上端采用55<7的高强钢丝束,钢丝强度为1670MPa,采用热挤塑PE包裹,预计每根吊杆的设计拉力为1400kN左右.钢丝束下端采用工厂镦头.拱上锚头采用现场镦头,下端横梁中设置40Cr合金棒,直径为<80.全桥共38根吊杆全部进行更换,吊杆更换按以下程序进行(图2):1)设置临时兜吊系统.采用钢丝绳将横梁直接兜吊在主拱上.吊杆更换施工工艺新吊杆型号为OVMDM7—55Ⅲ,为组合式镦头2图2吊杆更换工艺流程2)拆除旧吊杆.钢绞线分批
6、次断掉,每断掉一次,进行一次标高测量,割断旧吊杆后该控制点的标高比兜吊前降低量一般控制在2cm范围内.在割断旧吊杆的过程中要对临时兜吊系统进行适当的补拉,以平衡原吊杆力.3)吊杆的安装.现场丈量吊杆长度,并留够吊杆的工作长度和镦头长度,再对成品钢丝束下料.4)新吊杆张拉.每根吊杆按照监控组给定的控制标高及张拉力进行张拉.3吊杆更换施工控制方法311仿真分析结合施工承包单位的施工工艺及兜吊和张拉方法,监控组采用美国MSC公司研制的三维非线性仿真分析软件Marc2001对吊杆更换过程的内力、应力进行了较详尽的分析.采用的混合模型为:
7、桩及承台简化为梁单元,墩、台为8节点三维实体单元,主拱肋为梁单元,横梁及车行道为梁单元,腹杆、支撑为桁架单元,系杆及吊杆为桁架单元.分析过程考虑了系杆及吊杆的大变形影响,依据设计加载程序逐级计算.本文仅以依次更换10#、9#、11#、12#吊杆为例进行仿真分析.图3～图10为吊杆更换过程的模拟计算结果.图中折线上数字表示不同工况.1表示起始状态,2、3、4、5分别表示10#吊杆兜吊、割断旧吊杆、张拉新吊杆、放松兜吊,6、7、8、9分别表示9#吊杆兜吊、割断旧吊杆、张拉新吊杆、放松兜吊,10、11、12、13分别表示11#吊杆兜吊
8、、割断旧吊杆、张拉新吊图310#横梁桥面竖向位移历程图#图410新吊杆张拉应力历程图杆、放松兜吊,14、15、16、17分别表示12#吊杆兜吊、##由图3可看出,更换其左右相邻的9及11吊杆对10#吊杆处桥面标高的影响均较明显,而更换间隔的12#吊杆对10#吊杆
