东苕溪特大桥系杆拱吊杆索力调整施工技术

褚继荣 曹鹏

中国铁路上海局集团有限公司杭州工务段，杭州310000

1 工程概况

宣杭（宣城—杭州）铁路东苕溪特大桥全桥孔跨采用21～32 m后张法预应力混凝土T梁+112 m提篮式系杆拱桥+2×32 m后张法预应力混凝土T梁+24 m后张法预应力混凝土T梁+8×32 m后张法预应力混凝土T梁［1-2］，如图1所示。

图1 东苕溪特大桥主桥

宣城侧21号墩位于德清县东苕溪防洪大堤上，杭州侧22号墩位于杭州市西险大塘防汛通道上。主桥为112 m下承式尼尔森体系钢管混凝土提篮式系杆拱桥，梁全长116 m，其中计算跨径为112 m，矢跨比为1∶5［3-4］。吊杆采用尼尔森体系布置，吊杆在拱肋平面内水平夹角在52.1°～68.67°，横桥向水平夹角为77°［3-6］。吊杆间距为8 m，交叉的两根吊杆中心距为341 mm。除边吊杆采用139根φ7的平行钢丝束外，其余吊杆采用127根φ7的平行钢丝束，吊杆外设防护［7-8］。

2 病害情况

该桥于2005年竣工并投入运营。2011年检测全桥吊杆力未发现异常。2017年检测发现全桥吊杆力的分布发生较大变化［9］，见表1。

表1 各吊杆实测索力

2017年下行线4号吊杆索力损失严重，其索力与2011年偏差31%，已超过规范值（±10%）［10］。须调整全桥吊杆索力，调索时控制单次单根吊杆索力与设计索力的差值在±5%内，使桥梁结构达到相对理想受力状态，线形更接近设计线形。

3 吊杆索力调整数值模拟

3.1 有限元模型

采用MIDAS/Civil 2017建立了东苕溪特大桥主桥模型（图2），模型全长116.0 m，计算跨径112.0 m，宽15.0 m，高22.4 m。上行线吊杆编号如图3所示。下行线编号与上行线相对应。

图2 东苕溪特大桥主桥模型

图3 上行线吊杆编号

3.2 吊杆索力调整方案

在成桥状态下由系杆拱桥的两端向跨中分8批，按设计值对11根吊杆索力进行调整，见表2。

表2 吊杆索力调整批次及设计值

3.3 模拟结果

调整11根吊杆的索力后，测试了全桥上下行共48根吊杆的索力。各吊杆索力调整前实测值、数值模拟值和原设计值对比见图4。可见，按拟定方案调整吊杆索力，可以使上行线2、5、6、7、8、11、12、2'、3'、4'、8'、10'号，下行线1、2、4、8、2'、3'、5'、10'、11'号吊杆索力恢复至接近设计值。与调整前相比，调整后全桥吊杆索力分布相对均匀，但与设计值还有一定的差距，吊杆索力突然增大的问题没有得到解决，上行线9号、下行线9'号吊杆索力分别比设计值增大了27.9%、30.1%，同时上行线10号和下行线的6、10号吊杆索力偏低。

图4 各吊杆索力调整前实测值、数值模拟值和原设计值对比

4 吊杆索力调整现场施工

4.1 调整顺序和基本要求

按数值模拟的调整顺序和原设计值进行现场施工，吊杆索力调整期间必须停电，桥面上无列车活载。

4.2 索力调整张拉装置

张拉装置由下垫板、张拉螺母、张拉杆、张拉反力架、压力传感器、张拉杆螺母、组合千斤顶组成，见图5。

图5 索力调整张拉装置

4.3 工艺流程

1）施工准备

查阅相关竣工图纸，核实吊索规格、锚具尺寸等参数，为调整装置设计以及传感器的选择提供依据。每天施工时间短，应配备足够的施工人员及备用的设备，并仔细检查设备状态，减少故障的发生，提高天窗内的工作效率。

2）拆除护栏、吊杆锚头防护罩和清理油脂

临时拆除对调整有影响的爬梯及护栏，拆除吊杆锚头防护罩，清理锚头上的油脂。

3）张拉装置安装、调试

依次放置下垫板、旋入张拉连接头和张拉杆，安装张拉反力架、压力传感器、张拉杆螺母和组合千斤顶，接好油泵以及传感器显示器（图6），完成张拉前的准备工作。

图6 现场安装张拉装置

启动油泵，缓慢进油，观察吊杆锚固螺母与锚垫板的结合情况，待螺母刚刚脱离锚垫板时记录传感器数据，此值即为该吊杆的锚固索力。

4）正式调整吊杆索力

先将吊杆索力放松为0，然后分三级重新张拉至设计值，每级张拉值不应超过设计值的40%。根据传感器读数，记录索力值。由监测单位复核索力，检验合格后，方可固定吊索锚具螺母，拆除张拉装置，完成单根吊杆的张拉。

分8批（参见表2）对上行线2、2'、3、3'、4'、5、7号，下行线2、2'、3'、4号共11根吊杆的索力进行调整。

5）恢复吊杆锚头防护罩和护栏

对11根吊杆索力全部调整完毕后拆除张拉装置，给锚头重新填充防腐油脂，恢复锚头防护罩，并用封锚密封胶密封。将拆除的护栏恢复，清理现场杂物。

4.4 吊杆索力调整效果

分批调整11根吊杆索力后，现场实测了全桥48根吊杆的索力。实测值与数值模拟值对比见图7。可知：①调整后上行线1、4号吊杆索力实测值分别比数值模拟值低6.6%、7.5%，其余吊杆索力相差不大；②调整后下行线1号吊杆索力实测值比数值模拟值大11.6%，下行线2、4、2'号吊杆索力实测值分别比数值模拟值低5.9%、5.1%、5.8%，其余吊杆索力相差不大。

图7 调整后吊杆索力实测值与数值模拟值对比

5 结语

东苕溪特大桥下行线4号吊杆索力损失严重，制定了由系杆拱桥两端向跨中分8批对11根吊杆索力进行调整的方案。数值模拟结果显示，采用该方案可以将下行线4号吊杆索力恢复至接近设计值，全桥48根吊杆索力分布也比调整前均匀。现场调索完成后，全桥索力与有限元模拟值比较吻合。