作者简介：钟婧如（1990—），女，工程师，从事桥梁构造设计与咨询干系事情。;
近年来，由于钢丝锈蚀引起吊杆的疲倦寿命低落，导致一些漂浮式拱桥发生坍塌事件，造成职员伤亡和经济丢失，并产生不良的社会影响[1]。因此，漂浮式拱桥的吊杆服役性能是确保桥梁安全的主要事情。高强度钢丝具有较高的承载能力，同时，由于钢丝直径小，疲倦强度对锈蚀十分敏感，定期改换吊杆是掩护这类桥梁服役安全的最紧张路子[2,3]。
20世纪90年代培植了一大批漂浮式拱桥，吊杆的服役年限大多超过20年，全国对多座此类拱桥改换了吊杆，为吊杆改换设计和施工积累了一定的履历。本文对某大跨度中承式钢管混凝土拱桥的吊杆改换工程，总结和剖析吊杆改换设计和施工技能，并根据退役钢丝的锈蚀描述，谈论钢丝的病害形式和缘故原由，为同类工程积累履历，也为桥梁的管理和养护供应依据。
1 工程概况本桥为跨度160m的单跨中承式钢管混凝土拱桥，桥面为漂浮式构造体系。桥梁原设计荷载为汽-20级，挂-100，人群荷载3.5kN/m2。拱肋采取高3.4m、宽1.75m的桁架构造，高下弦杆用缀板连接为哑铃型断面，通过竖腹杆及斜腹杆组成空间桁架构造。个中，拱肋高下弦杆采取Φ750mm×14mm钢管内灌C50混凝土，腹杆均采取Φ300mm×10mm空无缝钢管。拱肋间设两道预应力混凝土横梁及五道钢管空间格构横梁。抛物线拱轴线的矢跨比为1/5。桥面采取高1.6m、长31.5m的预应力混凝土吊杆横梁和25cm厚普通钢筋混凝土实心预制车行道板，通过现浇湿接头将桥面板与横梁连成整体。
本桥吊杆采取高强镀锌钢丝外包PE套管，个中1#吊杆规格为137Φ7，别的吊杆规格为91Φ7，采取墩头锚。吊杆间距为4.25m和5.5m两种。吊杆上端穿过拱肋下缘缀板预埋钢管，不才缘缀板顶部锚固。下端穿过桥面板及预应力横梁梁端预留孔后，锚固于梁端底面。横梁顶上25cm范围内预埋钢管护套。
本桥于2002年建成，营运至今已20年旁边。根据检测结果显示，拱桥吊杆可能存在锈蚀隐患，考虑吊杆服役年限达到了20年，为确保桥梁的服役安全，对桥梁进行吊杆改换。
2 吊杆改换设计与施工2.1 新吊杆选型设计为知足桥梁服役实际车辆运营的需求，新吊杆的承载力较原吊杆提高1.1～1.2倍。从防腐性能和可改换性考虑，新吊杆选用环氧钢绞线吊杆，个中1#吊杆37Φ15.2，别的吊杆25Φ15.2，新制吊杆索承载能力相对原吊杆提高约1.2倍（2#～25#吊杆）、1.17倍（1#吊杆）。表1为既有吊杆和新吊杆的干系参数比拟。
表1 新旧吊杆紧张参数比拟表 下载原图
2.2 改换施工方法的比选
吊杆改换设计的原则是保持桥梁在施工前后以及改换期间的构造受力不变。在吊杆改换后，桥面线形以及吊杆张力与改换前基本同等。
目前，漂浮体系的吊杆改换紧张有三种方法：临时支架法、临时兜吊法和桥面扁担梁法。临时支架法虽然安全可靠，但搭设支架具有工期长、施工本钱高以及影响下桥通航等不敷，较少采取。临时兜吊法是通过临时吊杆直接支撑吊杆横梁的荷载，待吊杆改换完成后再转移到新吊杆的方法。施工中不须要把横梁荷载转换到相邻吊杆，也是一种安全可靠的施工方法。当相邻吊杆的承载能力不明确时，不失落为一种合理可靠的改换方法。桥面扁担梁法须要制作一跨临时桁架（或贝雷梁），将改换吊杆内力转移到相邻吊杆，改换过程中对相邻吊杆及横梁影响较大。该方法施工便捷快速，但需确保相邻吊杆增加承载后的安全性以及临时扁担桁架在改换吊杆过程中自身的强度和稳定性。表2为三种方法优缺陷比拟。
表2 吊杆转换方案的运用事理及优缺陷比拟剖析表 下载原图
为剖析桥面扁担梁法的适用性，采取Midas Civil＿2019有限元软件建立如图1打算吊杆改换过程中各吊杆的内力变革情形。结果如图2所示，表明每个工况均有比较大的安全储备，纵然考虑既有吊杆的承载能力有所退化，也能担保桥梁的安全。
图1 主桥打算模型 下载原图
图2 改换过程吊杆内力（最小安全系数为3.9) 下载原图
2.3 改换施工工艺以及变形和应力掌握哀求考虑拱肋为格构式钢管桁架，兜吊法施工拆装繁芜，从施工简便性以及工期哀求考虑，本次吊杆改换采取桥面扁担桁架改换法。在桥面设置支撑钢桁架，其支点设置在被改换吊杆相邻两侧横梁的吊杆锚固处，在钢桁架中间部位设置4根Φ40精轧螺纹钢筋作为临时吊杆，桥面支撑桁架示意如图3所示。
图3 桥面支撑桁架支配示意 下载原图
以下对吊杆改换施工工艺提出几点建议，以供参考：
(1）本次吊杆改换以桥面标高同等为主，索力等值为辅的原则进行吊杆改换。改换施工过程中，横梁应力变革幅值掌握在2.0MPa以内，桥面高程变革幅值掌握在10mm以内。
(2）静定漂浮体系吊杆改换的先后顺序对构造受力影响不大，本次吊杆改换顺序紧张从工期哀求及桁架运输便捷程度考虑。
(3）吊杆改换须要试预压，本次预压荷载为设计荷载的1.1倍。
(4）吊杆改换前后，吊杆索力及横梁应力保持前后同等，偏差掌握在5%以内；桥面高程差掌握在5mm以内。
(5）由于静定漂浮体系没有二道防线，施工风险大，张拉临时吊杆时需更加看重分级张拉，建议张拉按4～5级分级，担保改换过程的安全。
2.4 扁担桁架打算模型扁担桁架是分担临时吊杆的施工临时举动步伐，打算除了考虑知足承载能力哀求外，还需着重把稳构造的整体稳定性问题以及刚度哀求。扁担桁架模型如图4所示，扁担桁架第一阶屈曲模态如图5所示。
扁担桁架整体稳定特色值λ不得小于4.0。
图4 扁担桁架模型 下载原图
3 吊杆病害及剖析3.1 吊杆病害现状经现场检测，本项目桥梁吊杆锚头、拱肋下方及底端锚固区存在多处油脂渗漏征象。吊杆拆除后可见到吊杆端部有轻微锈蚀，吊杆锚固区密封方法不到位。
3.2 吊杆病害缘故原由剖析从前文描述可知，吊杆病害的缘故原由紧张包括以下方面：
(1）吊杆锚头为墩头锚的形式，该锚固形式受力集中，缺少足够的抗疲倦性能，在车辆荷载的反复浸染下构造随意马虎受损。
(2）吊杆锚头防腐采取油脂材料，存在稳定性弱的局限性，并且经由长期利用后，油脂逐步流失落。
(3）密封防水不到位，可见锚管积水。
(4）吊杆PE防护套受损，外部的水经由受损部位进入内部，造成较为严重的水侵害。
图5 扁担桁架第一阶屈曲模态（λ=5.7) 下载原图
4 结语综上所述，本文结合某中承式漂浮体系钢管混凝土拱桥吊杆改换工程，阐述吊杆病害，给出设计原则及思路，提出一些详细的吊杆改换设计及施工要点。从实际运用效果来看，吊杆改换顺利进行，未发生安全事件，知足既定哀求。
参考文献[1] 张辉.下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆受力剖析[D].西安：西安建筑科技大学，2009.
[2] 王海珉.下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆改换方案研究[D].石家庄：石家庄铁道大学，2016.
[3] 叶强.运河大桥下承式钢管混凝土系杆拱桥吊杆改换技能研究[J].中国水运（下半月），2017(7):293-294.
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