换索技术在斜拉桥加固施工中应用

斜拉桥换索施工概况分析龚林发布时间：2021-08-24T03:30:56.684Z 来源：《防护工程》2021年13期作者：龚林张楠[导读] 斜拉桥拉索大部分都处在塔柱和主梁的外部，一直承受着较大的拉应力。

但由于建造时施工技术的不成熟、温度和湿度等原因，长时间和侵蚀性介质作用，会导致斜拉桥拉索的腐蚀，从而导致索力的损失，使斜拉桥被迫进行换索。

斜拉桥换索是一个复杂、费用高昂的过程，制造、安装拉索的费用约占全桥总造价的1/3。

因此，如何快速、廉价的更换拉索是我们应该考虑的话题。

贵州宏信创达工程检测咨询有限公司贵州贵阳 550014摘要：本文对斜拉桥拉索常见病害进行了总结，同时对斜拉桥拉索更换现状以及斜拉桥现行换索施工方法进行了概述，分析了各种换索方法的优缺点。

提出了斜拉桥换索方法的改进与构想。

关键词：斜拉桥；换索；施工控制引言斜拉桥拉索大部分都处在塔柱和主梁的外部，一直承受着较大的拉应力。

但由于建造时施工技术的不成熟、温度和湿度等原因，长时间和侵蚀性介质作用，会导致斜拉桥拉索的腐蚀，从而导致索力的损失，使斜拉桥被迫进行换索。

斜拉桥换索是一个复杂、费用高昂的过程，制造、安装拉索的费用约占全桥总造价的1/3。

因此，如何快速、廉价的更换拉索是我们应该考虑的话题。

1、拉索常见病害由于拉索扮演的重要角色，因此所使用的材料要求比较高，其制作过程和工艺也是极其复杂。

在温度、湿度及腐蚀性介质和其他因素的综合作用下，拉索依然会产生各种各样的破坏，具体如下[1]~[3]：（1）腐蚀性病害：腐蚀性病害在拉索腐蚀中最为常见。

拉索与桥梁其它构件不同，整个腐蚀过程都是自发的进行。

在拉索安装完成后，就可能有腐蚀的痕迹了。

通长拉索腐蚀程度都是由于外部防护系统老化，雨水经过护套渗入到拉索内腐蚀钢丝而形成的，所以一般表现为“上轻下重”；（2）氢脆破坏：此类破坏形式为电化学反应破坏，以水泥浆、雨水为电解质，可以发生电解反应，使得钢丝内部电子由阳极流向阴极而产生破坏；（3）疲劳破坏：斜拉桥的拉索需要承受风荷载、风引起的耦合效应、桥面车辆传来的振动等。

斜拉桥为什么要调索斜拉桥的这些知识要懂得
啥叫调索?
大家知道，斜拉桥结构中体系主要是由桥塔、主梁和斜拉索组成。

其中斜拉索的作用有两个：一是把主梁自重及其承担的荷载传递到桥
塔上去，二是调整主梁并有和桥塔的内力分布和线形(线形指结构的几
何形状和位置)。

因此，斜拉索的拉力(称为索力)大小和分布规律对结
构内力和凹形起决定性作用。

而所谓的调索就是指在拉索原有状态基
础上对斜拉索的索力展开调整。

为啥要调?
原因有二：
(1)在斜拉桥施工过程中所，由于各种位移的存在，实际结构的事
前和线形不可能跟内力进行的理论计算完全一致，因此需要在施工过
程中通过改变索力来调整结构施工单位内力和线形，克服上列误差影响;
(2)由于跨径主跨大多采用分阶段施工方法，施工过程中的结构体
系与成桥后的结构体系不同，所要求的索力也不同，因此有时需要在
接近成桥阶段的适当时机进行调索，以适应成桥阶段的要求。

能调多少?并不是任何类型和大小的误差都能通过调索来的，调索
要以结构安全管理和满足索讨各种规范要求为前提。

例如，为了调整
因索力误差引起的线形偏差或内力偏差而或进行的调索是必要的和有
利的，但为了调整因制造和安装误差引起线形偏差而进行的调索，对
于线状是有利的，但却是以产生新的内力偏差为代价的，是不利的。

这时应该首先查找诱因，通过安装手段作几何调整，这是不改变内力
状态的调整方法。

即便如果通过安装手段仍然不能完全调整回来，再
考虑调索。

重庆涪陵长江大桥斜拉索锚链牵引换索技术摘要：斜拉索安装是斜拉桥施工的关键环节，以涪陵长江大桥斜拉索更换施工为例，介绍涪陵长江大桥斜拉索的全新施工技术——斜拉索锚链牵引换索技术，利用该技术有效的回避了常规施工方法易于坠索、塔内工艺复杂、受塔腔空间限制的难题。

同时确保了斜拉索的安全、高效、高质的安装。

关键词：斜拉索；锚链牵引；组合千斤顶；哈弗式中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：0前言涪陵长江大桥建于1994年，塔高163m，全长 628m，主跨330m。

斜拉索呈双索面扇形布置，边跨和中跨各设26对，塔中设1对。

本工程是对全桥212根拉索进行更换。

涪陵长江大桥换索工程在施工中采用独创的锚链牵引换索施工技术，避免了常规钢绞线施工的缺点，安全、简捷、高效的完成了挂索任务。

图1涪陵长江大桥总体示意图工艺优点锚链牵引的原理：将锚链与斜拉索锚头连接，通过塔内卷扬机系统先将锚链的自由端牵引至塔内，用锚链夹持器进行锚固，再通过千斤顶进行牵引，将锚头牵引至带帽位置并旋拧锚圈。

拆除锚链牵引装置，安装张拉装置进行张拉。

图2锚链软牵引工作示意图采用锚链作为牵引体，替代钢绞线后，由于锚链强度高，软牵引时仅需采用单根锚链即可满足强度要求，因此在牵引过程中受力明确，可控性高，且锚链可弯折，耐磨损，可重复长期使用。

锚链连接头具有外螺纹和插销，因此锚杯、变接头、锚链连接头、锚链之间的连接非常简便，且受力明确。

哈弗式锚链夹持器的两半式夹块结构特点，使锚固和放张变得简便牢固。

工艺流程及施工要点2.1工艺流程（见图3）图3斜拉索换索施工工艺流程2.2锚链长度及强度规格选择施工前根据设计提供的索力及斜拉索相关技术参数，可估算出牵引力为t时，拉索上端离塔柱上相应索孔锚板端面的距离δl。

计算公式为：δl－牵引力为t时拉索上端距离塔柱上相应索孔锚垫板端面的距离；l－斜拉索长度；l0－上下两端索孔锚板中心的几何距离；w－斜拉索单位长度重量；lx－l的水平投影；t－牵引力；a－钢丝截面积；e－弹性模量。

不中断交通条件下斜拉桥试验索更换关键技术摘要：斜拉索作为斜拉桥尤为重要的承重结构之一，其耐久性对于桥梁运营的安全存在直接影响。

因为拉锁系统长时间暴露在自然环境之中，很容易受到环境的腐蚀，在索内钢丝遭受严重的腐蚀而出现断裂时，将造成拉锁系统失效，为桥梁的使用寿命和安全性造成严重影响。

在进行斜拉索腐蚀情况的检测中，并没有十分可靠的无损检测技术，若是斜拉索发生腐蚀病害或者与设计寿命年限十分接近时，管养单位通常会采用更换一些试验索，利用对试验索开展室内试验判定其剩余的使用年限。

鉴于此，本文基于不中断交通条件，分析了斜拉桥试验索更换的关键技术，期望为日后不中断交通条件下顺利开展斜拉索更换施工和管理养护工作的顺利开展提供借鉴与参考。

关键词：不中断交通；斜拉桥试验索；关键技术前言：西南地区某特大桥主桥为预应力混凝土单塔双索面斜拉桥，全桥长1276.4m，主跨2×180.0m布置。

上部结构为塔墩梁固结体系，全桥共112根平行钢丝斜拉索。

主桥布置见图1。

该桥已运营近20年，斜拉索接近设计使用寿命年限。

桥梁定检发现，该桥112根斜拉索中，1处下锚头钢丝墩头严重锈蚀，5处下锚头钢丝墩头中度锈蚀，106处下锚头钢丝墩头轻微锈蚀。

定性判定结果表明，1根拉索评定标度为4，[PMCI]_l为40.00；5根拉索评定标度为3，〖PMCI〗_l为55.00；106根拉索评定标度为2，[PMCI]_l为65.00。

综上，大桥斜拉索系统部件技术状况评分[PM-CI]_i为40.10，属于4类部件。

设计选取钢丝墩头严重锈蚀的1根拉索和索力偏差最大1根拉索进行更换。

将更换的斜拉索送试验检测，评估斜拉索剩余使用寿命。

图1某特大桥主桥布置（单位：cm）1换索设计原则及目标（1）综合结构安全、经济造价、施工便捷、加固后结构可靠性及耐久性等因素，达到以下维修加固设计目标：拆除更换墩头锈蚀严重的典型斜拉索及索力偏差最大的斜拉索，交由业主进行斜拉索安全性检测专项评估工作。

在过去的50年内,全世界修建了数百座各种类型的斜拉桥,我国的斜拉桥数量也已超过100座。

但由于斜拉索的防护技术不尽完善,拉索施工质量不过关或养护不当,在桥梁运营若干年后,不可避免地会出现斜拉索腐蚀问题,国内外一些斜拉桥(如:德国的科尔布兰特桥、委内瑞拉的马拉开波湖桥、英国的伍埃桥、我国的济南黄河大桥等)不得不换索,以保证桥梁安全和继续运营。

因此,斜拉桥换索成为具有工程实践意义的重要课题。

斜拉索作为斜拉桥的主要受力构件,可以说斜拉桥的拉索的使用寿命直接制约着斜拉桥的使用寿命,所以为调整结构整体受力和一些出现病害的拉索要进行换索工作,一些斜拉桥换索设计的做法是:对拉索进行逐根更换,以换索前实测的索力为依据,换索过程中不改变原有索力和高程。

也就是说,换上新索后,新索索力与桥面高程与换索前全桥索力和高程保持一致,因此在换索过程中临时拉索的使用就变得尤为关键。

本文以一座旧斜拉桥的换索施工,重点讲述了临时拉索在换索过程中的重要作用及临时拉索的设计。

1 工程概况某桥为(39+88.8+39)m钢筋混凝土斜拉桥,桥梁全长173.28m,三跨双台、双塔双索面斜拉型对称布置,主桥采用墩、塔固结、桥面系支承体系。

桥面净宽2×1.0m(人行道)+6.0m(行车道)。

桥梁为双塔对称布置,塔架为“A”字形框架;拉索为双索面扇形布置,每塔六对。

主梁由两箱形梁和行车道板组成。

桥梁设计荷载:汽—10、履—50,于1987年12月竣工[3～4]。

2006年10月3日,该桥2号塔一根斜拉索突然断开。

经研究,该桥的加固方案为:基于目前钢索锈蚀相当严重,应该更换该桥全部斜拉索。

每塔除一号拉索为单索外,其余5对均为双索,全桥原有拉索88根,设计换索将其中双索皆换为单索,更换后全桥新拉索为48根。

2 桥梁检测及结构病害情况由于该桥位于交通要道,交通量大,因此为保证桥梁的安全运营,对该桥进行了全面的检测,检测结果表明：(1)斜拉索钢丝锈蚀、断裂。

斜索桥拉索更换施工方法浅析
工艺两方面叙述了斜拉桥拉索更换的一般施工方法，介绍了换索后调索的原则和方法。

关键词：斜拉桥；换索；工艺；调索
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2160m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48㎜3.5㎜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5 m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。

斜拉桥换索施工工艺探讨作者：陈志达陈春晖杨仕廷来源：《城市建设理论研究》2013年第21期摘要:本文对现有斜拉桥换索顺序进行了总结，并以上虞市人民大桥换索工程为例，介绍了换索施工工艺。

关键词:斜拉桥;换索;施工工艺Abstract:;In this paper,;the existing;cable replacement sequence;aresummarized,;and;the;bridge;Shangyu Citycable replacement engineering;as an example, introduces the;construction of cable exchanging;process.Key words:;cable-stayed bridge;;cable replacement; construction technology 中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：1 引言过去几十年内，全世界修建了几百余座斜拉桥。

斜拉索布置在梁体外部，长期处在较高应力状态下，由于温度、湿度和侵蚀性介质作用，斜拉索钢丝很容易受到腐蚀。

且由于当时斜拉索的防护技术不尽完善，在运营若干年后，不可避免地会出现斜拉索腐蚀问题，将会引起整个桥梁结构的不安全甚至破坏，因此，国内外许多斜拉桥已进行换索，如马拉开波桥、广州海印桥、济南黄河公路桥等。

换索施工工艺的合理性和可行性是换索工程的目标实现及施工安全的关键，本文将对目前已有的斜拉桥换索施工工艺进行探讨。

2 换索施工顺序根据斜拉桥的不同布置形式，目前，斜拉桥换索施工顺序主要有以下4种：1）逐根更换，如广东九江大桥、委内瑞拉的马拉开波(Maracaibo)桥（采用辅助索）；2）从长索到短索对称更换，如西樵大桥（单塔双索面）、恒丰北路桥（单塔单索面）、怒江大桥（单塔双索面）、人民大桥（单塔双索面）；3）从短索到长索对称更换，如壶西大桥（单塔双索面）、淇澳大桥（双塔单索面）；4）从短索到长索反对称更换，如济南黄河大桥（双塔双索面）；由于对称换索可保证平衡受力，避免索塔两侧出现偏载现象，因此对称换索最为常见。

“斜拉—自锚式悬索组合体系”体系转换施工优化摘要：在新型体系桥施工过程中，应对桥梁的结构体系形式进行分析、研究，根据桥梁特点对施工方案进行优化，以满足施工的安全、合理、可操作性等诸方面要求，保证施工能安全、顺利进行。

关键词：体系转换、施工优化“Cable—Self-Anchored Suspension Combination System”Optimize Construction of the System ConversionLi HaiYan(The sixth Engineering Company of China Zhongtie major Bridge enginering Group Co.,Ltd., WuHan 430000,China)Abstract: During the bridge construction process of the new system construction, should carry on analysis and research to the bridge structure system form, Optimize construction plan according to the bridge characteristics to meet the construction safety, reasonable, and operational requirements, ensure construction of safe, smooth progress of.Key words: System conversion、Optimize construction1、概况在汉中市龙岗大桥的施工建设中，设计单位采用了“三塔斜拉－自锚式悬索组合体系桥”形式，结构形式独特，结构体系及构造较复杂，设计为国内首创。

在桥梁的结构形式上，中间为单塔斜拉，两侧为自锚式悬索；在受力结构上，是利用桥梁桥面系来平衡主缆及斜拉索的水平力。

浅谈独塔双索面斜拉桥换索施工技术引言：对于既有混凝土斜拉桥，大部分使用状况良好，但也有为数不少的斜拉桥由于设计和施工的不足、材料性能的老化、超载运营以及自然灾害等多种因素的共同作用，致使其在较短的使用期内就发生各种结构的损伤，其中斜拉索的病害问题尤为突出，并已经严重威胁到了斜拉桥的安全使用。

因此，当发现斜拉桥拉索出现问题时，对大桥进行更换斜拉索是非常有效的处理措施。

1.工程概况本工程主桥为160+160米单塔双索面预应力砼斜拉桥，主梁、塔墩固结体系。

主梁为预应力砼肋板式梁，梁面顶宽30.5m，底部宽25.9m，梁高2.5m。

每一施工梁段均有两道横隔板，其纵向间距一般为4m，厚度0.28m。

主梁砼设计强度为C55，共6607M3砼。

主梁纵向设有适量的预应力直线钢束，以提高主梁抗裂性和抵抗施工中局部拉应力，该直线钢束拟采用连接器接长。

桥面板部分设置纵向25精轧螺纹钢预应力，并采用连接器接长。

斜拉索在塔上垂直索距2.12～4.31米，在梁上水平纵向索距为8米，塔端、梁端都为张拉端锚具，与梁段相对应，设17层索，共计68根。

斜拉索长度为56.2M～167.2M，重量为2.2T～10.2T，单根索的张拉力为210T～410T。

拉索采用冷铸镦头锚。

2.斜拉桥调索施工本次调索方案通过假设初态按照增量法进行调索，换索后斜拉索索力安全系数均大于2.5，调索所采用的索力增量控制在最大活载索力范围内，而采用部分调索方案得到的优化后的一组索力增量对应的主梁应力增量控制在1MPa，索力尽可能用最小的索力调整值和最少的调索数达到目标线形。

部分调索优先调整主梁应力及变形敏感区的7～16号共10组斜拉索，每组需要8个千斤顶同时分级张拉单塔两侧共8根同一索号的斜拉索达到设计吨位，与此同时，附近斜拉索将产生卸载作用。

单根斜拉索索力增量为其计算确定的张拉吨位与9次卸载吨位的代数和。

通过程序试算，并不断优化，可得到7～16号斜拉索一组张拉吨位值，7～16号斜拉索的具体调索张拉顺序按照张拉吨位值从小到大排列，这样可以避免先张拉较大吨位斜拉索造成斜拉桥效应增量偏大的现象，使每次张拉后效应增量最小，最终累积的效应增量（主梁应力增量）可以控制在规定范围内（1MPa）。