下载文档原格式
Engineering Design | 工程设计 |·193·2017年5月某系杆拱桥吊杆更换设计与施工陈建华1，秦现德2（1.浙江省建筑设计研究院，浙江 杭州 310006；2.浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州 310051）摘 要：文章以湖州某系杆拱桥吊杆更换的设计和施工为例，介绍了系杆拱桥吊杆更换的设计原则和思路，以及施工工艺流程，以供类似工程参考。
关键词：系杆拱桥；吊杆更换；设计；施工中图分类号：U448.22+5 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2017）05-0193-02系杆拱桥具有造型优美、形式多变、水平推力相对较小等优点，因而被大量运用于现代桥梁中。
自上个世纪90年代以来，浙江省内也建造了大量此类桥梁。
受限于当时的技术条件，早期建造的系杆拱桥在吊杆防腐、吊杆更换方面考虑不足，造成后期吊杆破损、杆身锈蚀、吊杆更换困难。
为确保桥梁安全运营，系杆拱桥的吊杆应定期检查、及时更换。
1 工程概况湖州某中承式钢筋混凝土系杆拱桥跨径61.9m ，桥宽24m ，横向布置1.75m （人行道）+4.0m （非机动车道）+1.25m （机非隔离）+10.0m （机动车道）+1.25m （机非隔离）+4.0m （非机动车道）+1.75m （人行道）。
该桥建于1991年，桥下河水较深、流速较快，河道通航等级为6级。
桥梁原设计荷载：汽车-20，挂车-100，人群荷载4kN/m 2。
桥梁侧面效果如图1所示。
图1 桥梁侧面图桥梁上部结构由拱肋、系梁、横梁、吊杆和桥面板等构件组成，下部结构为空腹式桥台，台后设置止推墙，基础采用φ100cm 钻孔灌注桩。
桥梁吊杆索采用96φ5高强钢丝，外套φ13.9cm 钢管，内灌黄油。
检测单位对该桥进行专项检查后综合评定为“D ”级。
为确保该桥在今后运营中的安全性，需对全桥构件进行中修或大修，并对该桥18根吊杆全部进行更换。
2 计算分析为保证桥梁吊杆更换的顺利实施，对全桥进行建模分析。
系杆拱桥柔性吊杆施工技术系杆拱桥柔性吊杆分项分批张拉，吊杆受力均匀，防腐施工措施到位，保证桥梁使用耐久性。
一、工程概况前湖大道K1+591系杆拱桥位于南昌市红角洲新区前湖大道中心桩号K1+591处，分为上下行两座分离桥。
设计桥长66 m，共1跨，跨径66m（计算跨径63.8m）。
全桥处于R=8000m的竖曲线内。
桥宽21.75m，桥面最大纵坡0.625%。
上部构造采用跨径66m下承式钢管拱，矢跨比f/L=1/5，下部结构采用钢筋混凝土柱型埋置式桥台，基础采用φ1.2m钻孔灌注桩。
主桥部分上部结构为系杆拱结构。
主要由系梁、横梁、桥面板、钢管拱肋、吊杆及横撑等组成。
因该桥较宽，吊杆采用柔性吊杆，为柳州建筑机械总厂生产的85Φ7低应力防腐成品索。
高强钢丝标准强度1670MPa，锚具采用冷铸锚OVMLZM （K）7-85。
吊杆顺桥向间距为4.9m(详见下图桥型布置图)。
二、工程特点和难点2.1、该桥吊杆是柔性吊杆，张拉程序比较麻烦，施工控制较困难。
因为吊杆的预应力施工对拱肋、系梁、及吊杆组成的结构内力及变形有很大影响，为保证各根吊杆受力均匀，吊杆张拉需采用分项分批张拉。
2.2、吊杆采用在拱肋上端张拉，在高空需多次搬运张拉设备，安全问题是重要问题，在搭设拱肋支架时需统一考虑。
三、施工工艺3.1、主桥上部结构的施工方案因本桥桥位处为陆地，采用回填砂碾压密实来支撑上部所有的荷载。
桥梁施工完成后开挖渠道。
3.2、主桥上部结构的施工步骤上部构造的施工工序，具体如下：1、对桥主梁范围内的原地面进行夯实碾压,并在系梁及横梁范围内浇筑20cm厚C10素砼垫层作为底模。
浇筑中间段系梁，同时进行中横梁预制。
2、同时现浇两边段系梁、端横梁及拱脚（预埋2m钢管拱肋），张拉系梁腹板钢束及端横梁钢束。
3、吊装(2、4、6、7、8、10、12)等7片中横梁、施工湿接缝、张拉2#束，在各根系梁两侧搭设临时拱肋支架，用高强螺栓铰接。
待三段拱肋及横撑精确定位后现场进行焊接。
1.工程概况玉龙特大桥跨玉龙路、人民大街主桥上部结构分别采用120m、64m 简支系杆拱。
2. 施工方法和工艺要点采取先梁后拱再组合的施工方案进行施工。
系梁采用满堂支架分段现浇成型，钢管拱肋采用工厂化集中分段制造，汽车运输到场，现场自行组织安装。
2.1 系梁施工2.1.1 施工工艺现浇支架方案设计→现浇支架制造、安装及预压→立底模、外侧模→拱肋预埋段安装→绑扎底、腹板钢筋及预应力系统→安装内模→绑扎顶板钢筋及预应力系统、安装预埋件、预留孔→检查签证→分段浇筑混凝土→养护→按设计规定分批张拉预应力束→压浆，完成系梁施工。
其施工工艺流程图见图2-1。
N图2-1 系梁施工工艺流程图2.1.2 现架梁支架施工1 现浇支架设计施工前结合现场实际地形情况，施工支架设计方案考虑桥下车辆通行，在行车道两侧各设置1排中间临时支墩，临时支墩采用钢筋混凝土条形扩大基础，支墩钢管桩大小根据受力计算确定，管桩顶面设置型钢组分配梁，支架顶面铺设贝雷片组作为主要承力梁；其余支架采用碗扣式满堂支架结构型式。
支架安装完成后，采用彩钢板对行车道区域内的支架体系进行全封闭，对支架进行分段预压试验，以消除支架的非弹性变形和测量出支架的弹性变形值。
2 支架地基处理施工前，先探明地下管线，清除基础范围及周边表层松散软弱土，换填30cm级配碎石+20cm混凝土。
3 现浇支架安装碗扣支架安装应从中间向两边进行。
首先对支架立杆放样，测量放出梁体中心线、底座十字线，弹墨线标示，然后按指定位置准确摆放底座，将旋转螺丝顶面调整到同一标高面上，调整立杆垂直度和位置后将碗扣扣紧，一层立杆、横杆安装完毕后，再进行第二层立杆和横杆的安装，直至最顶层，设置剪刀撑，最后安装上托座。
行车道两侧支架立柱采用汽车吊整体吊装，桩顶分配梁采用型钢组焊成型，分段制作后再现场安装连接成整体。
安装选择车流量最小时间段进行，并在安装作业区域设置围护栏杆进行行车安全防护。
4 支架安全防护支架顶面满铺5cm厚脚手板作为施工通道平台，外侧采用普通脚手钢管搭设1.5m高防护栏杆，跨路区域增设竹胶板对支架顶外侧面封闭围挡，防止杂物弹跳掉入公路行车道内。
桥梁吊杆系杆施工组织设计编制: 校核: 审核：批准：某某工程有限公司2011年5月一、工程概况大桥中跨两拱采用下承式钢箱拱形式。
在未有桥面系的情况下将32对，64根成品挤压吊杆（吊杆总重28T）的上锚端安装在距江面25m-50m 的钢拱箱内。
先初装吊杆，桥面系吊杆时将桥面系构件荷载从缆索吊上转移到吊杆上并张拉吊杆进行调平装配，成桥后需多次调整线性，最后安装减震装置及保护罩等配件。
成品挤压吊杆规格15-19，索长10-30米，索重0.2T-0.6T。
吊杆锚固采用整束挤压式，上端采用锚碇管将钢绞线整束压制锚固，并制作出外螺纹，用螺母锁紧。
上端锚固体系主要由上锚环、球形螺母、球形垫圈组成张拉端，实现长度调节。
下端锚固体系主要由下锚环、叉耳、销轴组成固定端，连接钢梁。
大桥两侧拱中共设8根挤压式永久系杆（每边4根），系杆长约383米。
系杆索时系杆拱桥中抵抗由于恒活载引起的水平推力的关键结构单元，考虑到其耐久性、可维护性和可更换性，采用37孔可更换索式、整束式挤压系杆GJ15-37。
每束系杆索由37根15.2mm环氧涂层钢绞线组成，排列成六边形。
钢绞线外涂专用防锈油脂，单根高密度聚乙烯管防护，整束缠包高强聚脂带再挤包高密度聚乙烯外护套。
二、编制依据1、《预应力筋用锚具、夹具和联接器》（GB/14370-2007）2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）3、《公路工程质量检验评定标准》4、《公路工程施工安全技术规范》三、施工总流程图四、吊杆施工1、本桥吊杆属河上吊杆，从河中间上一节钢梁安装一根吊杆并张拉，钢梁合拢时需调整吊杆张拉力，桥面铺装完成后还需再次调整张拉力。
2、吊杆安装、张拉工艺流程3、施工步骤3.1、施工准备3.1.1、利用手锤、钻子、纱头对吊杆及横梁孔道的清理，清理孔道、垫板的垃圾、油污。
3.1.2、用钢尺实测吊杆上、下垫板之间的实际距离并作好记录，作为安装吊杆的依据。
3.1.3、在拱顶利用脚手管搭设安装吊杆所需门架，在拱脚处布置固定卷扬机。
某系杆拱桥施工工艺一、工程概况中孔刚性系杆拱计算跨径L=42m，矢高f=7.0m，跨比D=1/6，拱轴线为二次抛物线型。
系梁采用工字型截面，高1.4m,翼宽0.8m，翼厚0.25，肋厚0.3，在与吊杆处渐变为宽0.8m，高1.4的矩形截面，至拱脚段渐变为高1.95的矩形截面；拱肋采用工字型截面，高1.3m，翼宽0.8m，翼厚0.25，肋厚0.4，在1/3跨处渐变为宽0.8m，高1. 3的矩形截面；吊杆采用48φs5高强碳素钢丝，吊杆间距4.2m，全桥计2×9根吊杆，采用直径为245mm圆形截面，对应吊杆处设置横梁，行车道板搁置在横梁上。
二、中孔主要施工步骤及主要技术措施㈠、施打支架桩基，搭设系梁和横梁支架，预留通航孔，绑扎系梁、拱脚和端横梁钢筋，立模浇筑系梁、拱脚和端横梁砼。
1、支架基础处理：a、系杆支架基础：中孔桥跨位于水中，分三跨布置，中跨的支墩下采用6根15m长φ273钢管桩,壁厚7mm，搭设的临时承台，钢管桩的入土深度根据计算确定，承载力可根据贯入度进行双控，承台采用钢结构承台，上面用一组双层三排贝雷作支墩，支墩上安放砂筒；两边跨采用长1 0m的圆木桩，木桩上搁置18cm*20cm的木枋。
b、横梁支架基础：对于中跨横梁下，在系杆的临时支架内插6根φ273的钢管桩，桩顶钢结构布置形式同系杆支架；边跨横梁下采用6根长10m的圆木桩。
2、支架搭设：根据结构计算，中跨每个系梁下采用单层3排27m桁构式贝雷纵梁，上下配加强弦杆,在贝雷纵梁上横向间距75CM铺一层20CM*18CM木方、纵向铺一层10CM*10CM的木枋及槽钢,在系梁下部吊杆的锚具孔附近的20*18CM木枋旁各放一根15CM*18CM间距50CM左右的小木枋，并垫到20CM高，在系梁浇筑后将小木枋抽出，以保证吊杆的锚具孔有一定的操作宽度，系梁支架预放贝雷梁弹性变形的预拱值。
横梁支架亦用3排贝雷片纵梁，上下配加强弦杆，并跟系梁下的贝雷纵梁用支撑架连接，在横梁下的贝雷纵梁上铺I 20工字钢并垫平于系梁底模下口。
系杆锚固体系概要OVMXG系杆锚固体系是一种最新型的钢绞线系杆体系，其采用全防腐结构及防止索体应力开裂的新技术，并配套具有在低应力状态下高可靠锚固性能的锚固系统。
因此，OVMXG系杆锚固体系比传统的平行钢丝系杆更容易安装和更好的防腐性能。
主要技术性能指标●静载性能达到<<预应力筋用锚具、夹具和连接器>>GB/T 14370-2000的要求:锚具效率系数ηa≧95%,极限延伸率ξ≧2%;●疲劳性能超过到<<预应力筋用锚具、夹具和连接器>>GB/T 14370-2000的要求，即:系杆应力上限0.65σb，应力幅值为100MPa,经200万次脉冲加载后断丝不大于总数的5%。
●低应力锚固性能：允许0.1σb状态下使用●系杆宏观弹性模量: E≧1.9*105MPa●防水（防腐）性能：系杆及索体为全防水全防腐结构●索体HDPE性能：符合<<建筑缆索用高密度聚乙烯塑料>>的要求。
●钢绞线性能：抗拉强度σb≧1860 MPa,其它性能不低于《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-1995的要求。
标志示例索体类型钢绞线根数钢绞线直径系杆形式产品类别说明：系杆类别： OVMXG OVM钢绞线系杆系杆形式： K 可换索式钢绞线系杆Y 永久锚固式钢绞线系杆钢绞线直径：15 钢绞线直径为φ15.24mm索体类型: Ａ光面钢绞线成品索体Ｂ环氧喷涂钢绞线成品索体●例1：“OVMXGK15-19Ｂ”表示OVM公司生产的可换索式钢绞线系杆，其钢绞线直径为φ15.24，钢绞线根数为19,索体类型为环氧喷涂钢绞线成品索体。
系杆选用建议:●OVMXGK及OVMXGY系杆结构由于采取可靠的防腐措施，均可视为永久性结构。
但为了便于若干年后系杆的维护及更换,建议尽量采用OVMXGK型系杆;●为了保证系杆的防腐性能,建议系杆采用环氧喷涂钢绞线成品索体（B型索体）；●为了保证系杆的防水性能，在吊杆穿过系杆箱处，吊杆的预埋管应该伸到系杆箱的顶部以上，吊杆并采取可靠的防水措施，防止水沿吊杆进行系杆箱内；●为了确保结构的安全性，建议系杆安全系数n=1.8～2；●为了确保结构的整体防水防腐，预埋管应伸出拱座结构100～150mm；●OVMXGK型系杆的调节螺母安装位置建议设在支撑筒的中部。
四川资阳市沱江三桥系杆、吊杆安装工程施工组织设计编制：廖德鸿复核：沈飞校核：批准：柳州欧维姆工程有限公司2012年5月19日目录一、工程概况二、编制依据三、主桥总体施工步骤四、施工工艺流程1.系杆施工工艺流程2.吊杆施工工艺流程五、施工质量控制六、施工进度计划七、施工组织管理机构八、施工主要机具九、施工安全保证措施一、工程概况四川资阳市沱江三桥为中承飞燕式提篮拱桥，主桥分为60＋180＋60m三跨，桥面全宽为双向二车道外加人行道。
主跨拱肋采用钢管砼拱空间桁架结构，跨中肋间中距20.1 m。
主孔拱肋为等截面，主拱墩顶间的跨度为180米，每片拱布置6根水平系杆，一共12根系杆，均采用环氧全喷涂装高强低松弛钢绞线，外包双层HDPE护套成品索；规格为=1860MPa，弹性模量为1.95×105MPa；系杆锚具采用可换索式钢55фS15.20,极限强度R by绞线系杆锚具，规格为OVMXGK15A-55。
边拱肋是为系杆提供锚固端，从而平衡主拱推力而设置。
系杆从主拱肋外侧及拱肋两弦管内通过，两端锚固于边拱端横梁上。
全桥共设置单吊杆27对，共54根，吊杆为OVM.GJ钢绞线挤压拉索，由31фS15.20无粘结环氧全喷涂装高强低松弛钢绞线缠包热挤HDPE组成，拱肋上端锚具为OVM.GJ15B-31张拉端锚具，下端为OVM.GJ15D-31铰接锚具。
图1 桥梁概况图二、编制依据1、《资阳市沱江三桥初步设计》, 四川西南交大土木工程设计有限公司；2、《资阳市沱江三桥施工图设计》，四川西南交大土木工程设计有限公司；3、《公路桥涵施工技术规范》，（JTG/T F50-2011）4、《OVM.GJ钢绞线整束挤压拉索体系》，（OVM技术、资料档案）5、《斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件》，（JT/T6-94）三、主桥总体施工步骤主桥采用“先拱后梁”的施工方法，主要施工步骤如下：1、利用施工平台和已浇筑好的承台、交界墩、拱座架设临时支承，在满堂支架上进行主桥边拱拱肋，边拱立柱，边拱横梁，主拱立柱横梁的施工；2、分节段吊装主跨拱肋，并同时拉好八字抗风索，安装主拱风撑及肋间横梁劲性骨架，主拱拱肋临时铰封铰，浇注拱座封铰砼；3、灌注主拱拱肋混凝土；4、安装系杆并第一次张拉拆除支架及钢管桩；5、现浇边跨立柱及横梁，同时安装主拱吊杆及横梁，第二次张拉系杆；6、边跨立柱横梁和主拱吊杆及横梁吊装完成，同时张拉吊杆和系杆；7、吊装桥面板完成后，吊杆和系杆调索；8、二期恒载施工，张拉吊杆和系杆到设计最终索力。
拱桥吊杆、系杆的使用寿命及相关问题钟启宾摘要：吸取以往工程的教训、经验，依据当前科技水平和生产能力，提出对柔性系杆拱桥系杆、吊杆结构、类型的设计、选型原则、养护和防腐的建议。
关键词：柔性系杆拱桥系杆吊杆腐蚀选型原则可更换防腐1前言：1986年以来，由于我国逐步形成了镦头锚、群锚体系的科研与生产能力，柔性系杆拱桥广泛兴建。
尤其是近十年来钢管混凝土拱桥的设计与施工技术的迅速发展，使这种桥式更加广泛地被采用。
目前，我国的丫髻沙桥是世界最大跨度的中承式钢管混凝土系杆拱桥（76+360+76m），上海卢浦大桥创造了跨度550m中承提篮式钢箱系杆拱的世界纪录。
系杆拱桥的系杆、吊杆是平衡拱肋水平推力和把中横梁、桥面系的恒载与活载传递到拱肋的关键受力构件，它的使用寿命关系到拱桥的整体寿命和安全。
非常令人不安的是，有些拱桥（含其他拉索体系桥梁）建成仅仅几年、十几年就因拉索体系的破损、腐蚀而被迫换索，甚至发生事故。
2以往的教训由于科学技术和工业水平发展的进程制约着人们对金属、非金属材料腐蚀机理（氢脆、应力腐蚀、腐蚀疲劳等）的认识和防腐意识的深化及防腐措施的有效增强。
直至今天这些认识、意识和措施还在不断深化、完善和发展；许多材料、工艺技术和方法还有待环境和时间的考验。
面对这些问题，业主和设计院起主导作用，直接相关单位是监理、材料生产厂家、施工单位、养护维修单位。
多少年来，腐蚀造成桥梁损坏和事故的教训是极其深刻和惨痛的！2.1国外美国帕斯克.肯涅威科桥仅通车7年即被迫换索；纽约威廉斯堡桥从1903年建成后，在1921、1924、1963年都对488m主缆和锚缆进行过全面修补，到1992年还进行长达两年的更加彻底的防腐维护；德国汉堡科尔布兰特斜拉桥仅通车几年即因斜缆严重腐蚀而全部更换，其费用相当于建桥总价的一半！韩国汉城大桥（钢梁）1995年因严重锈蚀而突然倒塌；英国1985年一座体内预应力桥梁的突然倒塌致使英国运输部在1992年颁布的一份备忘录中指出：在新标准颁布以前，不得再采用管道压浆的后张预应力混凝土桥梁。
