斜拉-悬吊协作体系桥梁拉索更换技术

由于斜拉一悬吊协作体系桥梁索结构的锈蚀、断裂等病害会严重影响桥梁结构的安全性和耐久性，通过对乌江大桥拉索更换工程的跟踪，重点探索和研究了斜拉一悬吊体系桥梁拉索更换的相关技术要领和监控方法，为斜拉一悬吊协作体系桥梁拉索或吊索的正确、及时更换，以及该桥型的设计和加固维修提供参考依据。

斜拉一悬吊体系桥梁是结合了斜拉桥和悬索桥的特点，采用拉索和吊索结构，以斜拉索将桥塔两边约1／4主跨的长度支撑起来，中部由悬索吊住的一种新桥型。同其他桥型相比，该桥型除具有明显的非线性特点外，还因斜拉与悬吊交界区域的存在使得受力更加复杂，而目前有关该桥型的研究较少，也缺少工程经验[1。2]。当桥梁运营多年后，受各种因素的影响，其结构线形和受力偏离原来的设计，索结构锈蚀需要更换时，考虑如何利用换索对偏离原设计状态的情况进行纠正十分重要。
鉴于该种桥型的复杂性与特殊性，本文依托贵遵公路乌江大桥拉索更换工程，重点探索和研究斜拉一悬吊体系桥梁拉索更换的相关技术要领和监控方法；总结斜拉索的更换技术，并通过与工程实践的结合，证明该施工方案及监控方案的合理性与适用性；同时开发出一种专门用于箱梁加固的步履式梁底工作平台，对推广这种结构体系的桥梁具有重要意义，也为类似桥梁的换索施工技术积累经验并提供参考。
1 工程概况
乌江大桥是中国首座狄新格体系的斜拉一悬吊协作体系桥梁，也是国内外首次采用PFC(预应力钢纤维混凝土)建造的预应力混凝土加劲特大跨桥梁，桥梁概况见图1、2。

根据相关检测结果可知该桥的斜拉索存在如下病害。
(1)全桥3根斜拉索各有一股钢绞线发生破断，其中有1根斜拉索在该桥已经实施限载、限速通行后发生断裂，这种突发性破断说明大桥运营已经存在较大的安全隐患。
(2)约20%的斜拉索护套老化、破损较为严重，钢绞线外露、锈蚀，对结构的安全性和耐久性已造成严重影响。
(3)部分拉索实测索力值与设计索力值偏离较大，最大偏差为理论设计值的35.5%。综上所述，乌江大桥斜拉索体系存在严重问题，急需更换。
2换索原则及换索顺序
2.1斜拉索换索原则
既有桥梁的换索工程同新建工程有显著差别：新建桥梁的斜拉段部分和悬索段部分是同步施工，经过结构体系转换达到成桥状态下的结构内力平衡；而换索工程则是在既有成桥的结构平衡状态上仅对斜拉索进行更换，是在成桥体系状态下由内力变化而达到新的平衡的过程。因此，换索工程在设计方法、计算模式、施工工艺以及施工控制等方面都有独特之处[3]。该桥施工方案中斜拉索的更换过程遵循以下原则。

(1)斜拉索更换需要以全桥反对称、单塔对称的方式进行，确保主塔两侧索力基本平衡。
(2)由于加劲梁跨中位置的下挠和畸变，换索应尽量在不改变桥梁整体结构受力状况的条件下进行，并在桥面铺装更换完成后对新换拉索内力与吊杆内力同步进行调整，以保证桥面线形平顺以及结构工作状态的连续和统一。
(3)由于斜拉悬吊过渡区附近的加劲梁内力和变形同时受斜拉子体系和悬索子体系的影响，换索过程中受力变得复杂，因此在换索过程中应加强对过渡区加劲梁的受力行为监控。
(4)换索过程中应以斜拉索索力监测为主，同时兼顾加劲梁的变形测量，并采取措施避免日照变化对换索控制的影响。
(5)更换后的斜拉索应具有可调、可控、可换等特点，方便后期的维护管养。
(6)为安全考虑，换索过程中需封闭交通。
2.2斜拉索换索顺序和工艺流程
斜拉索的更换施工分3步进行：旧索的放松拆除，新索的安装张拉及全桥索力（包括斜拉索索力、吊索索力)的调整。在更换过程中应遵循先换有断丝或有松弛情况的斜拉索，后换其他索；先换内索，后换外索；全桥反对称、单塔对称换索。具体工艺流程如图3所示。

投稿会员：芳华