沈陽渾河長青大橋是國內(nèi)早期修建的鋼管混凝土拱橋，其懸吊部分是以橫梁為主的橋道系，橫梁之間缺乏縱向的聯(lián)系，整體性較差，一旦某根吊桿發(fā)生破斷，橋道就可能直接垮塌掉入河中，造成交通中斷甚至車毀人亡的慘劇。根據(jù)測量，該橋共計(jì)22根吊桿危險(xiǎn)程度較高，且已出現(xiàn)鋼絲腐蝕斷絲的現(xiàn)象。
臨時(shí)吊桿法
我國同類型拱橋吊桿更換一般分三步：首先檢測橋梁的病害狀況，特別是吊桿的損傷情況，并檢測吊桿的索力，綜合評(píng)價(jià)橋梁當(dāng)前的狀態(tài)，根據(jù)加固前橋梁的動(dòng)靜力荷載試驗(yàn)，對(duì)病害橋梁建立有限元模型，得到加固計(jì)算的基準(zhǔn)有限元模型；其次通過監(jiān)測吊桿索力，對(duì)比設(shè)計(jì)索力與實(shí)測索力，確定需要更換的吊桿，并編寫施工組織技術(shù)方案和監(jiān)控方案；最后根據(jù)施工方案更換吊桿，并做好過程中的索力監(jiān)測，對(duì)更換的吊桿進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)收。
在施工過程中，存在兩次內(nèi)力轉(zhuǎn)換。第一次體系轉(zhuǎn)換為舊吊桿的索力轉(zhuǎn)移到臨時(shí)吊桿體系上，第二次體系轉(zhuǎn)換為臨時(shí)吊桿體系上的力重新轉(zhuǎn)移到新吊桿上。一般情況下，吊桿更換時(shí)索力要逐漸轉(zhuǎn)移，多采用等步長張拉臨時(shí)索，同時(shí)按比例分批次割斷舊吊桿。另外也可采用變步長的張拉方式對(duì)舊吊桿進(jìn)行卸載割除。在整個(gè)體系轉(zhuǎn)換過程中，臨時(shí)吊桿體系起著至關(guān)重要的作用。
由于吊桿構(gòu)造和錨固方式的不同，施工過程中的臨時(shí)體系也不完全相同。目前，常用的施工方法大致可以分為臨時(shí)吊桿法、臨時(shí)支架法、臨時(shí)兜吊法及“橋面支撐法”等，其中使用較多的是臨時(shí)吊桿法。
臨時(shí)吊桿法是在拱肋上設(shè)置三角楔形墊塊，然后在楔形塊上放置臨時(shí)承力梁，同時(shí)在橋面系橫梁底部布置兩根承力橫梁，用4根臨時(shí)吊桿穿過橋面與上、下承力橫梁錨固。在吊桿更換時(shí)，通過液壓千斤頂系統(tǒng)對(duì)臨時(shí)吊桿進(jìn)行分級(jí)張拉，每級(jí)張拉完畢之后，按比例卸除舊吊桿部分索力(通常是割斷鋼絲)，多次循環(huán)直至卸掉舊吊桿全部索力。清除舊吊桿上、下錨頭，然后安裝新吊桿，對(duì)新吊桿重新進(jìn)行張拉，逐漸對(duì)臨時(shí)吊桿卸載，直至新吊桿的索力張拉到設(shè)計(jì)值，去掉臨時(shí)吊桿完成吊桿更換工作。
臨時(shí)吊桿法不僅能保證橋梁各部分的內(nèi)力和應(yīng)力不發(fā)生過大的變化，還能保持橋梁的基本線形，如果有必要，還可通過調(diào)整吊桿索力來調(diào)整橋梁的線形。臨時(shí)吊桿法既可進(jìn)行單根吊桿的更換，也可對(duì)全橋吊桿進(jìn)行更換。
臨時(shí)吊桿體系安裝
臨時(shí)吊桿體系由楔塊、上分配梁、工具錨環(huán)（配限位板）、張拉撐腳（新吊桿安裝后索力轉(zhuǎn)換時(shí)使用）、工具錨環(huán)（配防松板）、鋼絞線（單端P錨）、下分配梁及工作錨杯組成。
安裝拱頂張拉平臺(tái)
上承載橫梁采用兩根36C槽鋼并排聯(lián)接在一起，現(xiàn)場組合拼裝，安裝之前先要對(duì)楔形塊頂面高程做進(jìn)一步確認(rèn)，若兩側(cè)的楔形塊頂面鋼板高程存在偏差，則要進(jìn)行抄墊，組裝過程中要注意保持兩側(cè)平衡，防止橫梁發(fā)生傾斜。上承載橫梁要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖標(biāo)識(shí)的位置進(jìn)行定位安放，同時(shí)將上承載橫梁底板與鋼楔塊頂板相接觸的部位焊接牢固，保證在張拉輔助索時(shí)，平臺(tái)不會(huì)出現(xiàn)變形和傾斜。
下分配梁及錨具的安裝
下分配梁與橫梁垂直交叉布置在吊桿下錨頭旁，臨時(shí)吊桿錨固段配置防松錨具。下分配梁在未穿臨時(shí)鋼絞線之前，先用導(dǎo)鏈臨時(shí)兜吊在橋面橫梁底部，同時(shí)用水平尺檢測橋面橫梁下底面是否在同一水平面，若下底面不在同一水平面，要根據(jù)橫梁底面的高差大小，事先準(zhǔn)備不同厚度的鋼板以方便抄墊。為防止下承載橫梁受力之后引起橋面橫梁底面混凝土開裂，需在下分配梁的上蓋板面鋪放一層石棉布。在下分配梁穿好臨時(shí)鋼絞線并開始預(yù)緊之前，要完成下分配梁與橋面橫梁間的抄墊，保證整個(gè)接觸面處于水平狀態(tài)，同時(shí)在下分配梁與橋面橫梁兩端垂直截面的外側(cè)，焊接三角鋼支撐，以保證下分配梁不發(fā)生側(cè)移。
張拉千斤頂?shù)陌惭b
臨時(shí)吊桿的張拉端設(shè)置在拱肋上端，采用4臺(tái)千斤頂帶撐腳安裝并螺栓連接固定在上承力橫梁上，撐腳內(nèi)安裝一套安全工具錨，千斤頂配自動(dòng)液壓鎖，通過截流閥同步控制4臺(tái)千斤頂張拉或放松。
臨時(shí)吊桿
更換吊桿時(shí)的臨時(shí)索應(yīng)采用低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線，臨時(shí)吊桿由4束鋼絞線共同組成，每束采用9根Ф15.24鋼鉸線。臨時(shí)吊索下端穿過下承載橫梁梁底錨墊板，用擠壓錨錨固，上端用夾片錨錨固，采用自動(dòng)工具錨張拉提升橋面橫梁及橋面。臨時(shí)吊索鋼鉸線束穿好后，用千斤頂預(yù)緊，預(yù)緊時(shí)必須注意使上、下承載橫梁的鎖孔梁對(duì)中，吊桿的上下吊點(diǎn)孔位保持在同一鉛垂線上，以使臨時(shí)吊桿豎直受力。此外還需注意使各根鋼鉸線預(yù)張力一致，要求四臺(tái)千斤頂同步起頂，使整束吊桿受力均勻。
原吊桿索力體系轉(zhuǎn)換
采用逐級(jí)加載（釋放）內(nèi)力的方法，對(duì)四根臨時(shí)吊桿同時(shí)進(jìn)行張拉，將原有吊桿索力逐步轉(zhuǎn)移到臨時(shí)吊桿上。為確保橋面不會(huì)出現(xiàn)較大的應(yīng)力變化，將吊桿力設(shè)計(jì)值分成6級(jí)，逐級(jí)施加至臨時(shí)吊桿，相應(yīng)地逐批采用砂輪切割機(jī)切斷原吊桿鋼絲（預(yù)應(yīng)力臨時(shí)吊桿的張拉與原吊桿鋼絲的切割交替進(jìn)行），即原有吊桿鋼絲分6批割除，每次斷掉33根Φ5mm鋼絲。第一次先切割最外側(cè)33根鋼絲，切割完畢后原本由這33根鋼絲所承擔(dān)的力轉(zhuǎn)移至臨時(shí)鋼絞線上，在該工況完成后，對(duì)該吊桿索及相鄰吊桿的基準(zhǔn)標(biāo)高點(diǎn)進(jìn)行量測，通過相對(duì)標(biāo)高的變化值，來了解第一批鋼絲切割后橋面的線性變化。同時(shí)對(duì)吊桿的索力進(jìn)行監(jiān)測，通過監(jiān)測值判斷出舊吊桿索還有多少索力，尋找出體系轉(zhuǎn)換過程中千斤頂?shù)捻斏偷鯒U索力之間的關(guān)系，之后重復(fù)上述步驟。
在索力轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)每級(jí)被更換吊桿的索力部分轉(zhuǎn)移到臨時(shí)吊桿上時(shí)，需要錨固臨時(shí)吊桿，同時(shí)跟蹤監(jiān)測索力和更換吊桿所在處的高程變化，測定吊桿長度的變化，觀察橋面有無裂縫產(chǎn)生，同時(shí)進(jìn)行鄰近點(diǎn)橋面標(biāo)高的測量，以判斷是否需要調(diào)整索力，確定沒有問題之后開始沿舊吊桿索外側(cè)割斷鋼絲，并再次測定吊桿長度的變化，直到舊吊桿完全被割斷。為了防止鋼絲突然蹦斷而引發(fā)事故，可采用軟質(zhì)材料綁緊舊吊桿，起到阻尼作用。將橋面的上下變化值與相鄰跨吊點(diǎn)的高程變動(dòng)差控制在±5mm范圍內(nèi)，不得超過±1cm。
新吊桿的安裝
原吊桿被拆除后，及時(shí)對(duì)拱、梁錨墊處的相關(guān)缺陷，如銹蝕、開裂、積水等進(jìn)行修復(fù)，并進(jìn)一步核實(shí)拱上與梁下錨墊板間的實(shí)際尺寸，與理論尺寸進(jìn)行比較，通過螺母與錨杯間的相對(duì)尺寸來調(diào)整兩者之差。
新吊桿分3種安裝方式進(jìn)行安裝：超短吊桿索：采用由下至上的安裝方式；短吊桿索：采用先梁后拱的安裝方式；長吊桿索：采用先拱后梁的安裝方式。
新安裝吊桿的張拉
新吊桿張拉的本質(zhì)，是在臨時(shí)吊桿與新吊桿之間進(jìn)行力系轉(zhuǎn)換，在拱端安裝張拉機(jī)具。單套張拉機(jī)具由過渡套、200噸張拉桿、150噸千斤頂、分配梁、張拉桿螺母及2升電動(dòng)油泵等組成。采用逐步加載的方式，對(duì)新吊桿加載約20%的設(shè)計(jì)索力，不使其松弛并具備一定的初應(yīng)力。然后逐步減少臨時(shí)吊桿力，同時(shí)張拉新吊桿，并使卸載的臨時(shí)吊桿力等于加載的新吊桿力，直至臨時(shí)吊桿將所有的設(shè)計(jì)承載力全部轉(zhuǎn)移到新的吊桿上，持續(xù)兩分鐘后錨固。加、卸載的步長可控制為設(shè)計(jì)吊桿力的20%。
根據(jù)設(shè)計(jì)的張拉索力值、標(biāo)高控制，對(duì)吊桿的張拉和橋面標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。張拉過程中交替逐步放松臨時(shí)吊桿。張拉分級(jí)進(jìn)行加載，分級(jí)解除臨時(shí)吊桿索力，分級(jí)大小與原吊桿拆除程序一致，臨時(shí)吊桿索力的放松是通過千斤頂逐步回程實(shí)現(xiàn)的。同樣在換索全過程中，應(yīng)跟蹤監(jiān)測索力和更換吊桿所在處的撓度變化情況，并檢測橋面裂縫，判斷是否需調(diào)整索力。整個(gè)張拉過程中，需要監(jiān)測吊桿處橋面的標(biāo)高，使其變化在設(shè)計(jì)控制范圍內(nèi)，并且全程進(jìn)行新吊桿應(yīng)力的監(jiān)控，并適時(shí)監(jiān)控實(shí)施張拉力、伸長量和橋面高程3項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)。
由于鋼管混凝土吊桿更換是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，影響著整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。因此，影響吊桿更換的因素也較復(fù)雜，很難用簡單的參數(shù)全部概括。本文針對(duì)中承式拱橋的吊桿更換進(jìn)行了研究說明，為今后遇到類似工程問題積累了必要的技術(shù)資料，可供類似工程施工借鑒。
