钢管混凝土吊杆拱桥维修方案设计

摘要：本文针对近年来发展迅速的钢管混凝土吊杆拱桥进行了发展情况和维修方案方面的介绍，结合福州解放大桥的吊杆更换工程这一实例对更换吊杆这一重要方法进行了说明，最后对钢管混凝土拱桥的发展提出了合理化建议。

关键词：钢管混凝土拱桥；吊杆；维修方案

中图分类号：TU755 文献标识码：A

钢管混凝土拱桥的发展概况

钢管混凝土在桥梁工程中的应用已有100多年的历史。国内钢管混凝土在桥梁工程中开始得到研究和应用是在20世纪80年代。1990年10月建成首座钢管混凝土拱桥———四川省旺苍县东河大桥。此后，在10余年时间内，钢管混凝土拱桥在我国得到迅猛发展，全国各地大量地建成了采用钢管混凝土的大跨度拱桥。钢管混凝土拱桥有两种类型，第一种类型为钢管内填混凝土，第二种类型为钢管内填外包型。第二种已建成的有四川内江新龙坳大桥、广西邕宁邕江大桥、江西德兴太白桥、四川盐源金河雅砻江大桥等。在短短的20多年时间里，我国总计共建造了近200多座跨度不一的钢管混凝土拱桥。

对钢管混凝土的研究，虽然在我国起步较晚，但发展迅速，制定了多种应用规范，已处于世界领先地位，这种坚实的理论基础和丰富的工程实践经验将为钢管混凝土拱桥的发展奠定坚实的基础。随着我国交通事业的不断发展，钢管混凝土拱桥这一结构形式必将发扬光大，成为我国路桥建设中不可缺少的一部分。

桥梁维修方法概述

大跨径钢管混凝土拱桥的吊杆多为柔性吊杆，常见病害的表现形式较多，病害的产生因也因桥而异，一般是几种因素共同作用的结果。吊杆主要病害有: 上、下锚头防护混凝土开裂、脱落，锚固松动、失效，导管内积水、灌浆不密实，防护套破坏老化、开裂、破损， 索轴线偏位，短吊杆受剪，吊杆钢绞线或钢丝受力不均匀等。产生原因主要为：外界物质侵蚀，温度、收缩和徐变，材料质量差，材料劣化、老化，设计不尽合理，原施工存在缺陷和养护维修不当等。

拱桥吊杆的病害原因、机理及程度各不相同，针对不同类型的问题应采取不同的吊杆维修方法以求施工安全可靠、经济适用，且能切实解决问题，确保拱桥吊杆的后期使用。主要有以下几种解决方法：

1) 针对钢丝锈蚀、锚头锈蚀、钢丝断丝和吊杆护套破坏严重，且施工条件允许能进行吊杆更换的建议更换吊杆（目前国内最常见的方法）；

2) 针对钢丝锈蚀、锚头锈蚀、钢丝断丝和吊杆护套破坏严重，但是条件不允许更换吊杆的情况下，也可使用新增吊杆替代旧吊杆；

3) 针对吊杆护套破坏不严重的建议仅更换吊杆护套；

4) 针对吊杆索力不均匀的建议调整吊杆索力；

5) 针对仅导管内积水的建议排干水，重新填充防水材料。

拱桥吊杆更换施工过程主要分“临时索张拉、旧吊杆拆除”与“新吊杆张拉、临时索拆除”两次体系转换过程。先将原有吊杆的索力逐步转移到临时工具吊杆上，等原吊杆处于完全卸载状态时，将其拆除; 然后换上新吊杆进行逐级加载，与此同时临时工具吊杆逐级卸载，直至新吊杆达到新的设计索力，再将临时工具吊杆卸除。体系转换过程中尽量不改变结构的受力状态，保持现有结构的连续性，在转换过程中，以标高控制为主，设计索力为辅，尽量实现等量替换，使临时工具吊杆、新吊杆的索力与旧吊杆保持一致。

目前应用于钢管拱桥吊杆维修加固的研究现状

在此以福州解放大桥为实例介绍相关此类桥梁更换吊杆的具体情况。

福州市解放大桥吊杆更换工程于2009年9月开工，同年9月25号竣工通车，历时109天。解放大桥更换吊杆替代索选用了一种全新的替代索结构，为钢丝绳+台梁+钢绞线提升系统，很好地满足了替代索的设置要求，取得了非常成功的应用效果。替代索结构型式分为如下几个部分。

（1）拱上部分

拱顶吊杆前后55cm处各焊接一个钢丝绳防滑块， 挡块截面为150mm×60mm×40mm， 其目的是防止32钢丝绳沿拱肋下滑。

（2）横梁梁底部分

梁底用钢梁作承力点， 钢梁与横梁间垫5mm厚的橡胶板， 防止兜吊加载时破坏吊杆横梁。采用1根钢梁， 安放在锚头一侧， 垂直于横梁安装， 与锚头的距离要满足千斤顶安装的空间要求。横梁对称安放两套15-8挤压锚。

（3） 桥面部分

人行道及车行道上以索为中心对称布置4个150的通孔， 梁底钢台梁侧的2个孔用于穿钢绞线，对称的2个孔用于穿钢丝绳。桥面布置钢台梁2、钢台梁1、钢台梁2、连续提升系统以及钢绞线必须设置在同一垂直面上。采用1根直径为32mm的钢丝绳绕台梁2、防滑挡块2， 垂直穿入桥面通孔、横梁、另一侧桥面通孔、防滑挡块1、台梁2的另一端， 如此循环一次，固定到起点。连续提升系统施加力， 钢绞线、上下台梁、钢丝绳均匀受力， 带动横梁均匀缓慢提升； 反之， 连续提升系统放松力， 使横梁均匀缓慢下降。该系统组合延缓了提升和放松的速度， 能达到对桥面标高微小变化的控制， 效果理想。

钢管混凝土拱桥的合理化建议

对于钢管混凝土拱桥，如何防止吊杆破损是解决其耐久性问题的核心思想。吊杆破损主要类型有：钢索破损、锚具破损、防护破损以及吊杆的腐蚀问题。腐蚀是吊杆破损的最重要原因，对吊杆腐蚀进行研究并采取相应防护对策，对拱桥的安全具有十分重要的意义。对于钢索，在满足最小配筋率的情况下一定要保证保护层的厚度，或者在钢索外表面镀上防护材料，也可以在允许的条件下尽量增大配筋率，延缓钢索破损的时间。对于锚具，若为不封锚的，应加防护罩或采取其它有效措施防止锚具外部锈蚀，内部则保证保护层厚度足够，或者镀上防护层。对于防护，不建议采用套管压注水泥浆的方法，建议采用双层无粘结HDPE护具、锚头灌浆油脂等防护新方法，必要时可以加大防护层厚度。

从上述四个方面着手，在设计阶段采取相应的防护设计，可以有效解决破损问题。

参考文献

[1]陈华建.福州解放大桥吊杆更换施工技术(J).公路建设与养护，2010，（230）：1～3

[2]吴刚.钢管拱桥吊杆病害分析及新吊杆方案设计(J).广东交通职业技术学院学报，2013，（1）：12～14

[3]陈思甜.钢管砼拱桥吊杆更换施工控制技术(J).重庆交通学院学报，2005，（24）：12～13