石潭溪大桥吊杆更换中遇到的问题及其解决办法.pdfVIP

石潭溪大桥吊杆更换中遇到的问题及解决办法 廖松山李文献华剑平李东平 (柳州欧维姆机械股份有限公司 柳州 545005) 摘要：该文重点介绍了石潭溪大桥吊杆的更换工程。由于早期建造的一些拱桥在设计时 未考虑到桥梁营运期间吊杆的更换问题，与桥梁吊杆配套的预埋管内径多数偏小，不能满 足新型吊杆锚具安装的工艺要求。石潭溪大桥吊杆更换工程通过对新吊杆的结构及施工工 艺进行的合理设计，使新吊杆的安装施工达到既不破坏桥梁原有结构又便于施工的效果， 为类似的桥梁换索工程提供了可行的解决方案。 关键词：拱桥吊杆热铸锚环氧涂层钢丝拉索预埋管 1．工程概况 福州石潭溪大桥是316国道闽清溪口至雄江段公路上的一座大型钢管混凝 土中承式拱桥，大桥位于水口电站大坝上游约250m的闽江支流的石潭溪出口处。 主拱肋由四根出550×8mm的钢管组成，钢管内灌C40混凝土。桥面系采用工字 型横梁和T型纵梁，横梁间距为8．1m。该桥于1996年10月开始修建，1998年元 月竣工通车。2007年，为增强桥道系竖向及横向的刚度，曾对石潭溪大桥采取 了增加两道钢桁纵梁进行补强的措施。2011年经现场检测与勘察，发现大桥部 分吊索外包材料出现严重老化、拉索索芯锈蚀，吊杆的防水防腐功能受损的问 题，存在较为明显的安全隐患，需要对该桥的吊杆进行更换处理，以提高桥梁 的整体抗风险能力。 2．原吊杆结构及存在的主要问题 石潭溪大桥的原有吊杆采用上世纪九十年代颇为流行的墩头锚钢丝拉索 结构。全桥共26根吊杆，吊杆索体采用110丝巾5的镀锌钢丝束制作，钢丝的抗 拉强度为1570Mpa，索体外径80mm，破断力为3455kN。吊杆两端的镦头锚分别 锚固在拱肋的上缀板及横梁下缘，吊杆墩头锚具为锚杯螺母的组合，上端锚具 为可调式(张拉端)，用以调节索力和桥面系标高，下端为固定端。 图1石潭溪大桥原吊杆结构图 卜一拱端保护罩；2一墩头锚(张拉端)；3一110丝由5镀锌钢丝拉索；4一PE 护套；5一铁皮护套；6一墩头锚(固定端)；7一梁端保护罩；8一拱端预埋管 (中150X 10)；9一横梁预埋管(中95X5) 石潭溪大桥修建之时，钢管混凝土拱桥在我国应用的时间还比较短，由于 当时吊杆技术的局限，该桥所用的吊杆结构在防腐性能和抗疲劳性能上考虑欠 周全：其一、吊杆拉索是通过镦粗钢丝的端部卡在锚板孔上来传递结构的荷载， 结构荷载仅依靠镦粗的钢丝端部来承受，钢丝局部处于高应力状态，其抗疲劳 性能较差；其二、拉索钢丝端部与大气接触，抗锈蚀的能力较差；其三、拉索 钢丝在墩头锚与索体之间的过渡段是裸索，靠施工完成后灌注水泥砂浆来防护， 由于热胀冷缩及活载应力的反复作用会使砂浆护层断裂，水从裂缝渗入后钢丝 易发生腐蚀，所以这种钢索防腐方式并不可靠。在类似结构的桥梁中，已有因 吊杆断裂而发生跨塌的案例，如四川宜宾的小南门桥，经事后检查，导致这起 事故的重要原因是吊杆钢索锈蚀。随着拉索技术的发展，现在这种类型的墩头 锚具已经很少应用在长期使用的吊杆上。 2011年9月，受福州市公路局的委托，柳州欧维姆结构检测技术有限公司对 97 石潭溪大桥吊杆进行了专项检测，检测结果表明，该桥吊杆也出现了令人担忧 的隐患：吊杆索体外的铁皮护套锈蚀、破损严重，基本丧失保护功能；索体PE 护套有较多损伤，部分吊杆PE护套出现横向裂纹；索芯钢丝及拉索锚具锈蚀明 显，防护油脂板结，防腐性能退化严重。 图2吊杆锚头表面的锈蚀状况 专项检测还发现，该桥部分吊杆的钢丝镦头端面还有不齐的现象，如在雄 江岸水库侧的2#下锚头中，有38根钢丝镦头外露，凸出高度5．5～7．5mm，凸出 的钢丝占总数的34．86％。钢丝镦头锚端面不平整是由于早期制索工艺所限。由 于拉索是通过镦粗钢丝的端部卡在锚板孔上来传递结构荷载的，钢丝镦头锚端 面不平整必然会导致各钢丝受力不均，从而影响到拉索的抗疲劳性能。通过振 动法测试，该桥在恒载和动载的作用下，雄江岸水库倾JJl#、山体侧2#吊杆，闽 清岸水库N2#、山体侧l#和2#吊杆以及0#吊杆的索力已超过设计应力的上限 6 (0．4b)，其中0#吊杆的测试索力达1743．9kN，超过拉索设计允许应力值 (1355．7kN)的28．63％。鉴于石潭溪大桥原吊杆已不能满足现实的荷载水平， 在一定程度上