1、陕西省三原新龙桥斜拉桥换索工程摘要：以陕西省三原新龙桥斜拉桥换索工程为例，介绍了从检测、设计到施工、监控的各个环节，为我国七八十年代同类型斜拉桥换索总结出了宝贵经验。关键字：斜拉桥 病害 斜拉桥换索施工 监控一、工程概况 陕西省三原新龙桥，1987 年建成通车， 2006 年 10 月 3 日晚上两根斜拉索突然断裂，本桥断索后立即禁止通行。陕西省三原新龙桥斜拉桥桥长 173.28m，横跨清峪河，走向为南北走向。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。中跨 88.8m，边跨 39m，桥面以上塔高24.6m，塔架为宝石形框架。主梁断面为分离式双箱混凝土箱梁，主梁由双
2、箱梁和行车道板组成，箱梁高 1.2m,宽 1.0m。拉索布置，每塔六对，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换为单索，更换后全桥新拉索为48 根。二、桥梁检测及结构病害情况该桥是三原贯通南北城的主要交通要道，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，检测主要内容：（1）搭设主梁吊架平台检测主梁混凝土结构的裂缝并测量裂缝宽度、检测下锚具及其镦头的锈蚀程度。（2）搭设主塔钢管支架平台检测主塔混凝土结构的裂缝并测量裂缝宽度、检测上锚具及其镦头的锈蚀程度。（3）对外露钢丝检查其锈蚀程度、检测目测范围内 PE 护套的完好性。（4）对全
3、桥的旧索进行索力测量。（5）选择不同温度对全桥线性进行测量。根据检测结果，病害情况如下：（1）斜拉索钢丝锈蚀、断裂该斜拉桥的防护采用套管压浆法:套管与钢索之间的空隙内压注水泥浆，由于当时施工工艺条件差，采用套管压浆法压浆时水泥浆液大多数未充盈至主塔索管顶部，导致主塔索管下口斜拉索钢丝腐蚀严重，氧化、水、电化电位、持续作用于高强钢丝的拉应力等因素引起钢材腐蚀，产生应力腐蚀裂缝。拉索护套划伤、开裂以致剥落，而没有得到及时的修补，钢丝直接暴露在空气中产生锈蚀，大部分斜拉索锈蚀严重，已发现两根拉索断裂，部分拉索接近断裂。（2）梁体病害经检查统计发现，箱梁病害比较严重，全桥箱梁宽度大于0、15mm 的裂
4、缝共长 128 米，其中中跨无索段箱梁已断裂，断裂宽度达 3cm。根据检测结果，该桥斜拉索病害已经严重影响了该桥使用的耐久性和结构的安全性，因此斜拉索需要全部进行更换。三、斜拉索更换设计要点 1、斜拉桥的特点斜拉桥是由塔、梁、索组成的空间结构。斜拉索支承的主梁为多跨弹性连续梁状态，主梁与其他桥型相比，梁高较小。因此任一斜拉索索力的变化都会导致整个结构内力和线性的改变。2、换索、调索控制原则斜拉桥换索工程的目的与任务在于:利用换索，通过调整新索索力对全桥的线形和内力使其偏离理想状态得到纠正，改善全桥的线形和内力。要使全桥的内力与线形逼近设计理想状态，达到换索目标，关键在于:获得使全桥线形和内力逼
5、近设计状态的全桥索力调整增量。3、换索设计要点设计重点包括以下内容：（1） 、新斜拉索：采用热挤压 PE 材料防护，钢丝采用抗拉强度为 1670MPa 的 5 高强镀锌钢丝，拉索钢丝根数共有 61、73、85 三种规格。（2） 、锚具：锚具采用单端张拉冷铸锚，一端镦头锚，主梁处冷铸锚为张拉端，主塔处镦头锚为固定端。（3） 、换索和张拉工作，为尽量避免日照对结构的影响，一般应在白天换索，晚上 10 时（22 点）至次日凌晨 6 时进行索力调整。（4） 、临时拉索：为了增加换索的安全系数，在换索拆除外侧拉索前，在要拆除索面正上方 1.5 米处增加平行于旧索的临时拉索，临时拉索张拉力与原索设计值或实
6、测值一致。（5） 、根据索力和标高测量结果决定拉索索力调整，采用张拉力和伸长量控制，最终索力误差控制在 3% 以内。四、施工与监控斜拉索换索施工步骤如下：1、换索施工前期准备为满足换索工程的工艺需要，主塔周围搭钢管支架及爬梯，主梁搭设吊架平台，在其周围加高，组成工作台及防护栏杆。2、临时拉索安装原桥斜拉索已出现各种病害，为了增加换索的安全系数，换索时外侧索退出工作，主梁弹性支撑点减少，对主梁不利，综合考虑各方面因素，经过多次计算分析，在换索拆除外侧拉索前，在要拆除索面正上方 1.5 米处增加平行于旧索的临时拉索，临时拉索张拉力与原索设计值或实测值一致。这样既改善了旧索的受力，又能通过增加主梁的
7、弹性支撑点提高了梁体的抗弯能力。3、拆除内侧旧索常规的斜拉索卸索是张拉原索的锚头使锚头大螺母松动，再进行卸载，由于该斜拉桥压注的是水泥浆，无法采取张拉锚头卸索。本次卸索方法：将原斜拉索桥面钢护筒从中间断开，利用高强钢丝与水泥浆之间的粘结力，钢护筒上下端用钢丝绳和大吨位手拉葫芦连接，一边用氧气烧割一边拉手拉葫芦，用大吨位手拉葫芦克服原索弹性伸长，直至高强钢丝全部割断，再利用卷扬机将斜拉索从主塔上缓慢放下来。 4、拉索预埋钢管取芯换索预埋管斜拉索取芯成为施工中最大的难点，因为原桥施工中未按照规范要求，将黄油养护擅自更改为水泥浆防护，取芯作业还不得箱梁主体钢筋，导致取芯成为困难。原索预埋管斜拉索取芯
8、用普通钻头、空压机配风镐、风枪对护筒内的砼进行洁理根本无动于衷，使用高强耐磨钻头及航空航天技术要求的特殊焊接材料，采用“ 慢掘进，缓冲击，由周边向中心攻取” 的方法，克服重重困难，换人不换机，连续作业，日夜兼程，终于取得了最后的胜利，在规定的工期内圆满完成了任务。5、新拉索的安装新斜拉索由工厂制做盘绕成圈，运至施工现场。钢丝捆绑后热挤压 PE 材料防护，PE 防护套选用黑色高密度聚乙烯，拉伸强度25MPa 以上，拉伸屈服强度大于 19 MPa。新斜拉索的安装是全桥施工的重点，和传统斜拉索安装工艺相比这次换索安装巧妙的利用了旁边旧索作为承重索，新旧索用特制的钢滚轮连接，采用卷扬机等牵引装置对斜拉
9、索进行牵引安装，最大需要牵引力减小到不到 20 KN,解决了传统斜拉索安装拉力大的这一难题，并且很大程度上节约了成本，给以后的斜拉索换索安装提供了新颖的构想，值得大家参考。为保证换索过程中主梁及主塔受力均衡。换索施工应对称、依次进行。该桥为双塔双索面的斜拉桥，采取反对称换索方案，反对称换索的方案与工序一般为:单塔对称、全桥反对称的进行。同一索号，上、下游交替更换。每一索号横向索全部更换后再进行下一索号的更换。斜拉索是斜拉桥的重要组成部分，是主梁的直接受力结构物，斜拉索的施工质量直接影响斜拉桥的质量和使用寿命。斜拉索施工技术性强，风险性大，因此，施工人员要求素质高，且组织分工细致，专人专职控制过
10、程中的每个环节以确保施工质量和施工安全。 6、换索施工监控（1）桥面标高监控为保证施工安全，在环索过程中对更换索索位外附近梁体标高进行换索前、卸下旧索、换上新索、索力调整四个阶段的标高监控。用远红外全站仪、精密水准仪对全桥（梁、塔、索）即主梁的高程，平面位置，挠度曲线，塔柱的水平偏移，拉索的长度，支座的压缩量，如有异常，立刻停止张拉，及时解决。斜拉桥受气温、日照、汽车荷载等的影响，主梁挠度与水平位移随时变化，挠度值较大，水平位移值较小，其变形、受力较复杂。测量主梁的挠度值，有一定规律性，气温相同条件下主梁挠度基本相同，并呈一定挠度曲线，相邻点无突变。通过长期观测，发现温度对桥面高程影响非常大，
11、跨中挠度随温度的变化值为 0.2cm/左右，全桥边跨无显著变化。挠度变化的规律性与重合性，说明桥梁仍处于弹性工作状态。（2）索力监控斜拉桥拉索的工作状态是衡量斜拉桥是否处于正常营运状态的重要标志之一，精确测定索力对了解斜拉桥的工作状态显然十分重要。而在换索工程中，索力的准确测量显得尤其重要。按照设计要求，每更换一对拉索，必须跟踪检测被换拉索前后34 组拉索索力，并与理论计算值进行对比。待全桥拉索更换完毕后，为使拉索索力符合设计要求，需要对拉索索力进行调整。五、结语陕西省三原新龙桥斜拉桥换索工程，经过半年的前期精心准备，自 2007 年 5 月 11 日至 2007 年 9 月 20 日，共计 131 天即全部换索完成，换索过程中技术难点大，工艺复杂，陕西省三原新龙桥斜拉桥换索工程是陕西省第一座斜拉桥换索，也是西北比较早的斜拉索换索工程，在此期间遇到很多技术难题，本次成功换索为我国七八十年代的同类型斜拉桥换索总结出了宝贵经验。作者：王雷(长安大学本科 2006 界)电话:13772442289邮箱:
