丁 杰

(山西交通控股集團(tuán)有限公司晉城高速公路分公司，山西 晉城 048000)

橋梁運(yùn)營(yíng)使用一段時(shí)間后，受車輛荷載、氣候、降雨等因素的影響，會(huì)逐漸出現(xiàn)很多病害，降低橋梁使用性能，甚至影響行車安全。通過(guò)特殊檢查對(duì)北深溝特大橋病害進(jìn)行調(diào)查，確定橋梁存在的特殊病害和常規(guī)病害，發(fā)現(xiàn)部分吊桿安全系數(shù)小于規(guī)范最小值，必須進(jìn)行更換。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定吊桿更換施工方案，并制定監(jiān)控方案在施工過(guò)程中開(kāi)展高程和內(nèi)力監(jiān)控。通過(guò)開(kāi)展施工監(jiān)控，將吊桿更換過(guò)程中高程變化、更換前后的橋面高程和吊桿索力控制在合理范圍內(nèi)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，可用于類似橋梁養(yǎng)護(hù)維修工程的參考。

1 工程概況

北深溝特大橋位于山西省S80陵侯高速公路陽(yáng)城至關(guān)門段，橋梁分左、右兩幅，中心樁號(hào)為K135+783，橋梁全長(zhǎng)683 m，橋面總寬23.0 m?？鐝浇M合為3×40 m(裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋)+3×40 m(裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋)+凈跨260 m(中承式鋼管混凝土拱橋)+4×40 m(裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋)。

北深溝特大橋于2010年建成通車，隨著路段內(nèi)交通量的逐年增加，加之該橋梁已經(jīng)運(yùn)營(yíng)將近10年，由于受到車輛荷載、氣候、環(huán)境等因素的作用和影響，橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很多病害，已嚴(yán)重影響橋梁的正常使用。2018年12月，由具有相關(guān)資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)橋梁進(jìn)行了特殊檢查，經(jīng)技術(shù)評(píng)審確定該大橋技術(shù)狀況總體評(píng)價(jià)為3類，需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。

2 主橋吊桿病害調(diào)查與更換

2.1 主橋吊桿病害調(diào)查結(jié)果

主橋部分吊桿錨杯保護(hù)罩螺栓缺失、銹蝕，錨杯銹蝕、滲水、積水。特殊檢查中對(duì)主橋除吊桿1、吊桿1′(吊桿長(zhǎng)度較短不具備頻率法測(cè)試條件)外的所有吊桿采用振動(dòng)頻率法測(cè)試索力；2號(hào)及2′號(hào)吊桿存在安全系數(shù)小于規(guī)范最小值2.5的情況，存在安全風(fēng)險(xiǎn)；其他吊桿安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

2.2 主橋吊桿病害原因分析

部分吊桿安全系數(shù)偏小的原因主要有：施工成橋后，原始索力分配不均導(dǎo)致；設(shè)計(jì)計(jì)算橋面線型時(shí)采取的邊界條件(溫度等)與合攏成橋時(shí)狀態(tài)不同，引起索力重分配導(dǎo)致。本項(xiàng)目吊桿體系的腐蝕主要原因是由于部分錨頭吊桿保護(hù)罩缺失、保護(hù)罩螺栓缺失及保護(hù)罩與錨箱結(jié)合部銹蝕嚴(yán)重等現(xiàn)象，造成雨水從縫隙滲入錨桿保護(hù)套內(nèi)，而防腐體系的密封性使水分無(wú)法排出或蒸發(fā)，進(jìn)而造成錨頭銹蝕。

2.3 主橋吊桿更換方案

原橋梁使用的為OVMLZM-Ⅰ型平行鋼絲冷鑄錨體系，為保證新舊吊桿結(jié)構(gòu)類型的統(tǒng)一，更換的部分吊桿仍選用該型號(hào)。該體系采用φ7 mm鋼絲作為主受力筋，鋼材強(qiáng)度1 670 MPa，索體通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)采用低應(yīng)力全防腐型拉索PES(FD)代替HDPE，可有效地提高吊索的安全性及耐久性。主橋吊桿檢測(cè)結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)吊桿鋼束存在明顯銹蝕，因此只對(duì)部分破損吊桿進(jìn)行更換。為了保證同排吊桿內(nèi)力及耐久性的協(xié)調(diào)，對(duì)破損吊桿同排吊桿也一并進(jìn)行更換。本次更換的吊桿包括2號(hào)短吊桿(PESC7-73型吊桿，同排共4束)、3號(hào)長(zhǎng)吊桿(PESC7-61型吊桿，同排共4束)，并在更換后對(duì)舊吊桿破損、銹蝕程度進(jìn)行精確評(píng)定，作為整橋吊桿破損程度的參考。

3 主橋吊桿更換施工監(jiān)控方案

橋梁吊桿更換過(guò)程中，通常采用內(nèi)力和標(biāo)高雙控制，并以標(biāo)高控制為主。北部深溝特大橋吊桿更換施工監(jiān)控以標(biāo)高控制為主，吊桿標(biāo)高監(jiān)控包括更換過(guò)程中監(jiān)控和更換后監(jiān)控，更換過(guò)程中采用量程10 mm百分表進(jìn)行觀測(cè)，標(biāo)高變化范圍控制在-3 mm～+3 mm之內(nèi)；更換后的標(biāo)高監(jiān)控采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制吊桿更換前后橋面標(biāo)高差值不得大于1.6 mm[1]。

吊桿更換前，采用精密水準(zhǔn)儀對(duì)橋面標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，確定橋面標(biāo)高的初始位置。另外，根據(jù)高程觀測(cè)需要，在吊桿上下吊點(diǎn)等位置布置測(cè)點(diǎn)，并合理布置觀測(cè)路線。吊桿更換過(guò)程中，對(duì)橋面標(biāo)高、被更換吊桿的伸長(zhǎng)量和對(duì)臨時(shí)吊桿加載的油壓表讀數(shù)等進(jìn)行跟蹤測(cè)量[2]。

吊桿更換過(guò)程中，采用油壓表測(cè)量張拉力，吊桿更換完成后，對(duì)該跨吊桿內(nèi)力進(jìn)行通測(cè)，控制吊桿內(nèi)力差值不得超過(guò)10%，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。吊桿內(nèi)力監(jiān)控采用振動(dòng)頻率法，選用JMM-268索力動(dòng)測(cè)儀，通過(guò)敲擊吊桿使其產(chǎn)生振動(dòng)，收集綁扎在吊桿上部的信號(hào)采集器傳遞回來(lái)的吊索的自振頻率，確定吊桿內(nèi)力。吊桿更換后，對(duì)橋面標(biāo)高、新吊桿索力等進(jìn)行測(cè)量，并與初始標(biāo)高和理論索力進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)存在較大偏差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

4 主橋吊桿更換施工監(jiān)控結(jié)果分析

4.1 吊桿高程監(jiān)控結(jié)果分析

4.1.1 吊桿更換過(guò)程中高程監(jiān)控結(jié)果分析

在吊桿更換過(guò)程中，采用臨時(shí)吊桿輔助進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。吊桿更換過(guò)程中采用百分表對(duì)各吊點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 吊桿更換過(guò)程中各吊點(diǎn)高程變化量統(tǒng)計(jì)表 mm

結(jié)合表1所示各吊點(diǎn)高程變化量測(cè)量結(jié)果，最大值為2.9 mm，最小值為1.1 mm，滿足設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高變化范圍控制在-3 mm～+3 mm之內(nèi)，說(shuō)明施工過(guò)程中吊桿的高程控制滿足要求。另外，根據(jù)表1所示吊桿更換過(guò)程中各吊點(diǎn)的高程監(jiān)控結(jié)果，吊桿左右吊點(diǎn)高程不一致，最大高差為1.2 mm，不超過(guò)2.5 cm。這是由于吊桿更換過(guò)程中所產(chǎn)生的施工誤差和高程監(jiān)控過(guò)程中產(chǎn)生的監(jiān)控誤差疊加造成的。

4.1.2 吊桿更換前后路面高程監(jiān)控結(jié)果分析

分別在橋梁左右兩側(cè)布置測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行吊桿更換前后高程測(cè)量。為了降低溫度對(duì)高程監(jiān)控結(jié)果的影響，盡量選擇氣溫較低的早晨進(jìn)行觀測(cè)，本項(xiàng)目選擇早晨7:00～8:00進(jìn)行觀測(cè)，吊桿更換前后各吊點(diǎn)高程變化量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示[3-4]。

表2 吊桿更換前后各吊點(diǎn)高程變化量統(tǒng)計(jì)表

結(jié)合表2所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2號(hào)、3號(hào)吊桿更換前后各吊點(diǎn)高程差最大值為1.4 mm，滿足設(shè)計(jì)要求的橋面標(biāo)高差值不得大于1.6 mm。個(gè)別吊點(diǎn)高程差超過(guò)了1 mm，這是由于橋面施工機(jī)械移動(dòng)使荷載增大造成的。

4.2 吊桿內(nèi)力監(jiān)控結(jié)果分析

在吊桿施工過(guò)程中，采用內(nèi)力監(jiān)控進(jìn)行輔助控制。本項(xiàng)目采用振動(dòng)頻率法對(duì)吊桿索力進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行調(diào)索，同時(shí)做好高程控制，2號(hào)，3號(hào)兩根吊桿更換前后吊桿索力監(jiān)測(cè)結(jié)果如表3所示[5]。

表3 吊桿更換前后左右吊桿索力監(jiān)測(cè)結(jié)果

分析表3所列左、右吊桿索力監(jiān)測(cè)結(jié)果，吊桿更換后左右各吊點(diǎn)索力最大差值為4.27%，最小值為0.29%。更換后左右吊桿索力偏差遠(yuǎn)低于規(guī)范要求的10%，說(shuō)明左、右吊桿索力分布較均勻。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合北深溝特大橋S80陵侯高速公路維修工程，根據(jù)橋梁吊桿病害調(diào)查結(jié)果制定主橋吊桿更換方案，并在吊桿更換施工過(guò)程中對(duì)高程和吊桿內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)控。分析高程監(jiān)控結(jié)果，得出吊桿更換過(guò)程中高程變化在-3 mm～+3 mm范圍內(nèi)，更換前后橋面高差小于1.6 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。分析吊桿內(nèi)力監(jiān)控結(jié)果，更換后吊桿左右側(cè)索力偏差最大值為4.27%，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。綜上所述，主橋吊桿施工過(guò)程中采用以高程控制為主，內(nèi)力控制為輔的方式進(jìn)行吊桿施工質(zhì)量監(jiān)控，分析監(jiān)控結(jié)果得出吊桿更換后高程和索力偏差均滿足要求，施工質(zhì)量合格。