沫若大桥系杆吊杆的初次更换及再次更换设计

邵 斌

（四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610041 ）

0 引言

随着我国城市交通不断发展，桥梁外观造型越来越讲究和重视，有些桥梁甚至成为该城市的地标性建筑。2000年后全国也修建了很多钢管混凝土系杆拱桥这类特殊结构桥型，受当时的设计规范的影响，系杆、吊杆均设计为不可更换，2014年后的规范则规定了这些构件的使用年限，现在这些构件也陆续到了更换的时间了。本文讲述了这类桥型系杆和吊杆的初次更换以及再次更换的设计要点，为系杆拱桥的加固维修提供一种思路和建议。

1 工程概况及技术标准

1.1 工程概况

图1 沫若大桥主桥离散图

乐山市沙湾区沫若大渡河大桥为主跨150 m 的钢管混凝土系杆拱桥，如图1 所示，桥位左岸接沫若大道，右岸接乐沙大道，

该桥拱肋为钢管混凝土组成的桁式结构，肋高5.3m，肋宽1.6m，两肋中心距11.6m，拱肋内填混凝土等级为C40，横梁采用I 字型截面的普通钢筋混凝土梁，吊杆采用12φj15.24mm 高强钢绞线，吊杆两端采用YM15-12 锚具，其中下端锚具采用锁头销锚固，上端锚具采用夹片式锚固，吊杆设计防护为PE 材料。系杆采用31φj15.24mm 高强钢绞线，两端采用YM15-31 锚具锚固，系杆被黄油 麻絮四周包裹和混凝土外包裹防护，该桥于2000年1月完工并投入使用。

1.2 技术标准

设计荷载：汽—20 级、挂车—100、人群—3.5KN/m2。

桥面净宽：净-9+2×2.2 m 人行道（主桥），净-9+2×3.8 m 人行道（引桥）。

桥下通航标准：五级航道、净空8 m。

设计洪水频率：1%。

2 大桥病害情况

该桥营运3年后，发现系杆和吊杆出现以下病害情况：

1）系杆钢箱内的黄油麻絮已变质，见图2 所示。

2）上部系杆钢绞线一般锈蚀，下部钢绞线严重锈蚀，局部有锈坑。

3）钢箱凹形槽内有积水，且防护材料不饱满，除上部外，其它部位无防护材料。

4）系杆钢绞线受力不均，个别钢绞线受力较小。

5）吊杆因为锈蚀产生的断面损失已经普遍存在，其中部分丝股断面损失得十分严重。测得的平均损失率大部分在1%～6%之间，而最大损失率已达到15%～20%，最大者达到34.88%。

6）所有吊杆的PE 套均不是设计要求的热挤PE 套，为普通象胶套，钢铰线锈蚀严重，见图3 所示。

7）很多PE 套管中有积水现象。

8）12 号上下游吊杆下锚头无螺母，这是非常严重的失误。

9）吊杆下端锚头锈蚀严重，部分吊杆有渗水现象，钢绞线同样锈蚀严重，个别钢绞线有内缩现象。

依据检测报告结论，系杆应予更换，吊杆应予更换。

图2 系杆锈蚀情况

图3 吊杆锈蚀情况

3 原桥系杆的初次更换设计

该桥为下承式自锚式钢筋砼系杆拱，系杆是该桥最重要构件。

3.1 新系杆的更换位置设计

原桥系杆设在桥面以下，新系杆设在桥面以上，在9 号墩顶、10 号台顶植入钢筋，浇筑新系杆锚座砼，新系杆穿过主拱肋间空隙，如图4 所示。

图4 新系杆锚座位置图

3.2 新系杆的结构形式

如图5 所示，新系杆为OVMXG.T15-31 可调可换式系杆。

图5 新系杆构造图

3.3 系杆的更换设计要点

1）移除9#主墩旧系杆对应的桥面板，除去10#桥台的封填砼。

2）用钻机在拱肋之间平钻出4-φ170 孔洞，使系杆穿过主拱圈，并不损伤主桁钢管。

3）按设计图要求，植筋并浇筑好9#墩、10#台的锚座砼。植筋时，不得伤及原系杆，位置可作适当调整，凿毛新旧砼结合面，保证新旧砼的结合强度，锚座砼需达到100%强度方可张拉系杆。

4）准备8 台千斤顶，两侧两岸对称张拉，油表读数和伸长量双控，准确控制张拉力，其中张拉新系杆和割断旧系杆同时进行。

5）为保证大桥换索安全，监控人员应及时核对系杆张拉力值、伸长量是否与计算的9#墩身位移值对应。

6）新、旧系杆编号位置见图6，张拉顺序及各指标见“表1 新系杆张拉力控制表”。

图6 新、旧系杆位置

表1 新系杆张拉力控制表

?

3.4 更换后的系杆见下图7

图7 新系杆就位图

4.吊杆的初次更换设计

4.1 新吊杆的结构形式

更换的吊杆采用组合式镦头锚吊杆，桥面以上部分采用55φ7 的高强镀锌钢丝束，外套高密度PE 材料，一端工厂镦头，一端现场镦头，下部横梁中用合金钢棒。吊杆可调可换，型号为OVMDM7-55III，见图8。

图8 吊杆构造图

4.2 吊杆更换的设计要点

4.2.1 设置临时兜吊系统

上端兜吊点设在拱圈吊杆附近，下端兜吊点设在吊杆横梁上，有滑轮组可调节。

4.2.2 吊杆力的置换

分4 批割断旧吊杆（12 股钢绞线），桥面上、下位移控制在1cm 范围内，并及时调整吊杆力。

4.2.3 拆除旧吊杆

上端可采用环型钻头，钻心取索，钻孔直径为125cm，下端去掉桥面上的钢导管，钻吊杆横梁，钻孔直径不小于90mm。

4.2.4 吊杆的安装

① 实地量取吊杆长度，留够工作长度和镦头长度，再对成品钢丝束下料，拱肋上的锚头在工厂镦头，安装锚板和螺母。

② 将新吊杆从拱顶向下穿过拱肋，将合金钢棒穿过横梁，然后用球铰将上下两部分吊杆连接。张拉端在拱肋上端，每次张拉力不超过150KN，桥面位移应控制在±1cm 范围内。最后逐渐把临时兜吊系统上的力转移到新吊杆上。整个转换过程桥面系不得受到损伤。

③ 在横梁处用防腐油脂填满吊杆缝隙后封闭，安装止水橡胶板，外罩涂刷油漆

④ 吊杆上、下端安装保护罩，灌满防腐油脂。

5 系杆、吊杆的再次更换设计

依据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）规范第6.0.11 条规定，系杆和吊杆的使用年限为20年，该桥的系杆和吊杆即将再次更换。

6 结语

1）新系杆设在桥面上既不占用机动车道又不占用人行道，既方便施工，又便于日后检查维护。初次更换顺利，用时较短，仅用3.5 天便更换完毕，营运17年状况良好。

2）再次更换系杆无须增设临时系杆，可通过现有系杆的张拉力调节更换，锚座也无需预留备用束孔，减小了结构尺寸。

3）临时兜吊系统整体兜吊桥面，对桥面铺装无大的影响。换掉旧吊杆后，临时兜吊系统较小的变化，未引起桥面铺装开裂，且标高亦能控制。

4）系杆和吊杆均采用工厂成品索，质量得到保证，可调可换，下一次更换非常方便。

5）要保证系杆和吊杆在使用周期内正常工作，定期对锚头进行检查是关键。