斜索桥拉索更换施工方法浅析

2022-09-11

斜拉桥的拉索更换是因为拉索钢丝的锈蚀或断裂, 必然导致拉索受力的重新调整, 引起整个结构的不安全甚至破坏。因此, 对锈蚀拉索进行更换是斜拉桥的常见工程。广东省南海镇九江大桥是325国道上的一座特大型独塔斜拉桥, 主跨为2×160m独塔斜拉桥。拉索采用平行钢丝外加黑色低密度聚乙烯PE保护层结构形式。换索前的检测发现, 大部分拉索的PE防护层出现开裂和剥落, 钢丝锈蚀严重, 直接影响大桥的结构安全。

1 换索前的施工准备

1.1 施工现场准备

(1) 搭设脚手架。

旧拉索的拆除, 新拉索的安装、张拉施工均需要操作平台。为便于人员上下和运送材料, 在每个塔柱四周布设钢管脚手架, 支架材料采用Φ48mm×3.5mm的脚手架钢管, 全部支撑在承台基础上, 在支架内设置“之”字型爬梯。为保证钢管脚手架的稳定, 每隔5m设一道夹持塔柱的水平横联。

(2) 清理工作。

此项工作主要针对上锚杯、下锚箱、上下锚管的清理。首先, 打开原上锚杯钢护筒, 清除黄油、旧钢丝及锈迹。然后, 对下锚箱外封钢板气割清除, 利用空压机配以风镐凿除下锚箱内的残存混凝土。最后, 在上下锚箱清理工作完成后, 即着手对上、下锚管的清理。先拆除橡胶减振器, 凿除混凝土索座, 割除多余锚管, 利用电钻、风钻及钢钎将锚管内清理干净, 然后在底锚管和索管之间进行防护, 在接点处采取注塑防护, 严防雨水侵入。如果不进行清理工作, 拉索上锚具卸不下来。因此, 此项工作需换索前完成。

(3) 核对拉索参数。

当塔和梁上的支架完成以后, 打开拉索锚箱, 对拉索锚端的外露尺寸进行测量, 以便计算、复核拉索制作长度。

1.2 施工机械准备

拉索更换工作需要的主要施工机械有卸索、挂索的连接器, 张拉螺杆引出杆、张拉千斤顶及油泵、卷扬机、油表、反力架, 垫板等。监测设备主要有索力仪和精密水准仪。

1.3 施工监控准备

在换索工程中需要进行全方位监控, 主要针对索力和标高的监控。在卸索和张拉新索的施工程序中, 运用索力仪和精密水准仪等仪器对所换索及相邻各索进行索力监测、对对应位置处的桥面标高位移进行监测, 此外, 还可以进行梁底或塔根部的混凝土应力监测。

2 换索施工工艺

2.1 卸除旧索

2.1.1 过程

在桥面安装收 (放) 索辊道并设置索盘, 并清除梁上锚头钢护筒内混凝土, 同时在索塔根部安装卷扬机, 塔顶安装定滑轮组, 在梁上待换索位安装悬臂挂篮。用卷扬机将千斤顶吊至塔上, 在塔上张拉端锚头上装好张拉设备, 对拉索进行松张。松张需进行两次松张对照, 当两次油表读数差别不大时可进行卸索。卸索应分级进行, 卸索至大螺母与锚头连接剩下4~5个螺纹时, 卸下张拉设备, 安装软牵引装置, 继续进行放松至索力小于5t。待拉索放松后, 用卷扬机牵引滑轮组吊索, 缓慢收紧至软索牵引装置完全松弛后, 拆除软牵引装置, 用卷扬机将索徐徐放下, 放在辊轴上。进入梁身段锚固端的挂篮, 拆除固定端螺母, 用卷扬机牵引将拉索下锚头抽出。最后将端头固定在空盘上收盘, 运出现场。

2.1.2 注意事项

(1) 卸索时, 应特别注意记录锚具大螺母松开时对应的千斤顶油表读数, 并进行两次放张, 以便对照, 差别不大时方可进行卸索; (2) 卸索过程中, 应全过程跟踪观测梁顶面标高变化, 并与理论计算值进行对比, 如有异常, 应立刻停止斜拉索卸索工作, 待找出原因后方可进行; (3) 卸索时, 塔身两岸应对称进行, 尽量保证主塔两侧受力平衡而不产生偏载。

2.2 新索安装

2.2.1 过程

将新索吊至锚固段附近, 放置长度与索长相近, 用卷扬机将拉索展开, 平放在滚轮上。固定梁身段锚头, 确定拉索吊点安装夹具, 将下锚杯放入下锚头钢护筒中, 将下锚头固定螺母安装至指定位置。在距索端1.5m处安装夹具, 将拉索与卷扬机连接缓慢提升拉索, 至锚头钢护筒附近。安装软牵引装置, 直至能与新索相连接。安装齿板和连接器, 调整千斤顶与撑脚, 将工具动锚卡紧。将转换套与软牵引连接器对正, 然后将连接器旋进转换套, 开始软牵引张拉。钢绞线慢慢收紧, 拉紧后拆除滑轮组吊钩。千斤顶行程20cm后, 锁定工具定锚, 油泵回油, 工具动锚回到原位。然后重复此程序, 直至拉索锚头进入钢护筒并行进至另一端露出3个螺纹, 将固定螺母旋紧。卸除软牵引装置, 安装张拉设备。检查无误后开始张拉;两侧千斤顶同步逐级加载至旧索卸载吨位;测频法复核索力及梁、塔测量, 调整索力至符合要求;拧上拉索螺母。

2.2.2 注意事项

(1) 挂新索前用精密水准仪对桥面高程进行测量, 测出拉索挂索前的桥面高程。

(2) 新拉索展开时, 用滚筒作为铺垫, 目的是保护拉索防护层不被划伤或破坏。

(3) 张拉新索应缓慢、分级进行;当索力达到设计索力时, 持荷10min, 此时需检查更换的新索索力是否达到原有索力, 桥面高程是否恢复到换索前的高程。当确认索力和高程恢复到原有的索力和高程时, 即可进行下一根拉索的更换。

2.3 换索顺序

拉索逐根更换, 并采取双向对称进行方式, 即每次于塔柱两侧对称各更换一束, 更换完成以后, 于另一塔柱两侧再对称各更换一束, 交替进行。同一索号更换完成后再进行下一索号更换。在更换斜拉索时, 每束均按设计给定的索力进行张拉锚定, 待同一索号斜拉索全部束均更换完毕后, 全部的束再同时张拉进行索力调整, 使其达到给定的索力。