鋼管砼拱橋吊桿更換施工控制技術(shù)

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1、鋼管砼拱橋吊桿更換施工控制技術(shù)Ξ陳思甜,王靜,龔尚龍(重慶交通學(xué)院,重慶400074)摘要:以樂(lè)山市沙灣大渡河大橋的維修加固為依托工程,采用MSC.Marc2001高精度非線性分析軟件對(duì)吊桿更換過(guò)程進(jìn)行仿真分析,制定出相應(yīng)的施工控制方法,其成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)類(lèi)似的維修加固工程有參考價(jià)值.關(guān)鍵詞:鋼管砼拱橋;吊桿更換;施工控制中圖分類(lèi)號(hào):U448125+5;U44517+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):10012716X(2005)0220012206鋼管砼拱橋是我國(guó)近年來(lái)橋梁建筑發(fā)展的新技術(shù),具有自重輕、強(qiáng)度大、抗變形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).它比較好地

2、解決了修建橋梁所需求的用料省、安裝重量輕、施工簡(jiǎn)便、承重能力大的矛盾,是大跨度拱橋的一種比較理想的結(jié)構(gòu)形式,所以自1990年在四川旺蒼建成跨度115m的國(guó)內(nèi)第一座鋼管砼拱橋以來(lái),發(fā)展迅猛.但由于諸多原因,在對(duì)早期已成部分橋的檢測(cè)中,鋼材料部分銹蝕情況較嚴(yán)重,應(yīng)力損失較大,不能滿(mǎn)足正常安全營(yíng)運(yùn)需要,所以應(yīng)進(jìn)行維修加固.因鋼管砼拱橋是一種較新的橋型,對(duì)其維修加固的研究不多,本文以四川樂(lè)山沙灣大渡河大橋的維修加固工程為實(shí)例,介紹鋼管砼拱橋吊桿更換的施工控制技術(shù).1111工程概況原橋總體概況樂(lè)山市沙灣大渡河大橋主跨為150m的下承式圖1

3、主橋的立面示意鋼管砼系桿拱橋,矢跨比1/5(圖1).橋位東起樂(lè)山市沙灣城區(qū)建設(shè)路,并沿建設(shè)路中線方向延伸橫跨大渡河,接于右岸的山咀.橋梁全長(zhǎng)366m,引橋?yàn)?～25m預(yù)應(yīng)力砼空心板.橋面建筑寬度18m,其中行車(chē)道為9m.吊桿采用<15124鋼絞線,兩端用YM15—12錨具,上端錨具采用夾片錨固,下端錨具采用鎖頭器錨固,并設(shè)有可調(diào)節(jié)橫梁高度的螺母.主橋共19對(duì)吊桿,吊桿間距為715m.吊桿的防護(hù)采用熱擠PE塑套,橋面以上215m內(nèi)及穿過(guò)拱肋處采用鋼管防護(hù).該橋設(shè)計(jì)荷載為汽—20級(jí),掛車(chē)—100,人群—315kN/m2.112病害情

4、況根據(jù)西南交通大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中心2002年7月出具的檢測(cè)報(bào)告,大橋吊桿部位病害情況如下:吊桿的PE管已普遍老化變形,部分PE管內(nèi)已有積水,鋼絞線銹蝕普遍較重,斷面損失最大達(dá)到34188%.吊桿下錨頭銹蝕較重,已有部分出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,鋼絞線也已嚴(yán)重銹蝕.部分吊桿未戴螺帽.防護(hù)鋼管內(nèi)的PE管內(nèi)大部分灌漿不密實(shí)且有積水,鋼絞線嚴(yán)重銹蝕.系桿銹蝕也十分嚴(yán)重.結(jié)論是系桿及吊桿應(yīng)予更換.原橋面線形基本理想,但跨中位置稍偏低.本文只討論吊桿的更換控制技術(shù).113工程目標(biāo)在保證原橋整體性的前提下更換全部舊吊桿,由川交公路勘設(shè)院加固設(shè)計(jì),在更換過(guò)程中

5、控制吊桿張拉力不超出設(shè)計(jì)范圍,并通過(guò)調(diào)整各受力桿件的受力狀態(tài),最終獲得較理想的橋面線形.錨吊桿.其上端采用55<7的高強(qiáng)鋼絲束,鋼絲強(qiáng)度為1670MPa,采用熱擠塑PE包裹,預(yù)計(jì)每根吊桿的設(shè)計(jì)拉力為1400kN左右.鋼絲束下端采用工廠鐓頭.拱上錨頭采用現(xiàn)場(chǎng)鐓頭,下端橫梁中設(shè)置40Cr合金棒,直徑為<80.全橋共38根吊桿全部進(jìn)行更換,吊桿更換按以下程序進(jìn)行(圖2):1)設(shè)置臨時(shí)兜吊系統(tǒng).采用鋼絲繩將橫梁直接兜吊在主拱上.吊桿更換施工工藝新吊桿型號(hào)為OVMDM7—55Ⅲ,為組合式鐓頭2圖2吊桿更換工藝流程2)拆除舊吊桿.鋼絞線分批

6、次斷掉,每斷掉一次,進(jìn)行一次標(biāo)高測(cè)量,割斷舊吊桿后該控制點(diǎn)的標(biāo)高比兜吊前降低量一般控制在2cm范圍內(nèi).在割斷舊吊桿的過(guò)程中要對(duì)臨時(shí)兜吊系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)拉,以平衡原吊桿力.3)吊桿的安裝.現(xiàn)場(chǎng)丈量吊桿長(zhǎng)度,并留夠吊桿的工作長(zhǎng)度和鐓頭長(zhǎng)度,再對(duì)成品鋼絲束下料.4)新吊桿張拉.每根吊桿按照監(jiān)控組給定的控制標(biāo)高及張拉力進(jìn)行張拉.3吊桿更換施工控制方法311仿真分析結(jié)合施工承包單位的施工工藝及兜吊和張拉方法,監(jiān)控組采用美國(guó)MSC公司研制的三維非線性仿真分析軟件Marc2001對(duì)吊桿更換過(guò)程的內(nèi)力、應(yīng)力進(jìn)行了較詳盡的分析.采用的混合模型為:

7、樁及承臺(tái)簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧?墩、臺(tái)為8節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元,主拱肋為梁?jiǎn)卧?橫梁及車(chē)行道為梁?jiǎn)卧?腹桿、支撐為桁架單元,系桿及吊桿為桁架單元.分析過(guò)程考慮了系桿及吊桿的大變形影響,依據(jù)設(shè)計(jì)加載程序逐級(jí)計(jì)算.本文僅以依次更換10#、9#、11#、12#吊桿為例進(jìn)行仿真分析.圖3～圖10為吊桿更換過(guò)程的模擬計(jì)算結(jié)果.圖中折線上數(shù)字表示不同工況.1表示起始狀態(tài),2、3、4、5分別表示10#吊桿兜吊、割斷舊吊桿、張拉新吊桿、放松兜吊,6、7、8、9分別表示9#吊桿兜吊、割斷舊吊桿、張拉新吊桿、放松兜吊,10、11、12、13分別表示11#吊桿兜吊

8、、割斷舊吊桿、張拉新吊圖310#橫梁橋面豎向位移歷程圖#圖410新吊桿張拉應(yīng)力歷程圖桿、放松兜吊,14、15、16、17分別表示12#吊桿兜吊、##由圖3可看出,更換其左右相鄰的9及11吊桿對(duì)10#吊桿處橋面標(biāo)高的影響均較明顯,而更換間隔的12#吊桿對(duì)10#吊桿