解放大桥吊杆更换大修工程初步设计 设计说明解放大桥吊杆更换大修工程初步设计说明161概述福州解放大桥是连接福州繁华商贸中心台江与文化区仓山的重要城市桥梁大桥由万寿桥、中洲路堤和江南桥三部分组成其中万寿桥是最主要的部分，其结构型式为61米+61米+80米+61米+61米五联跨钢管砼中承式肋拱桥61米跨拱桥的矢跨比为1/5，80米跨拱桥的矢跨比为1/4，拱肋采用“哑铃形”等截面钢管砼61米跨拱桥的主拱圈由两根d＝0.75m钢管组合而成，拱肋高度为1.8m80米跨拱桥的主拱圈由两根d=0.8m钢管组合而成，拱肋高度1.9m大桥由福州市城乡规划设计院设计，铁道部大桥局第二工程处承建，福州市建设工程监理公司监理该桥于1995年8月13日正式动工，全桥于1996年10月1日竣工通车。
图1-1 解放大桥目前，解放大桥的交通流组成除了有小型机动车、公交车、自行车和行人外，仍有相当数量的货车和工程车通行1996年建成的解放大桥—钢管混凝土拱桥是当时一种较新的桥型结构，由于当时技术水平的限制，吊杆的防腐措施尚不完善，据2001年至2008年对解放大桥进行吊杆锈蚀检测的结果表明解放大桥吊杆腐蚀有加重的趋势2008年7月31日，福州市市政工程管理处邀请有关专家在福州市举行了解放大桥吊杆更换论证会，与会专家在听取了福州市市政工程管理处所做的福州解放大桥维护工作报告并经过详细讨论后认为解放大桥的吊杆存在因腐蚀而断裂的隐患，建议尽快实施吊杆的更换1.1任务依据(1)与项目业主福州市市政工程管理处签订的《解放大桥吊杆更换大修工程设计合同》；(2)业主提供的《解放大桥桥梁普查报告》2008(3)业主提供的《解放大桥吊杆更换论证会专家意见》2008.71.2技术标准及设计规范根据合同，加固设计以维持桥梁原有设计要求和荷载标准为基本原则1.2.1技术标准（1）设计荷载：汽-10级，履带-50级，人群3.5kN/m22）桥面宽: 9.0m(行车道)+2×1.0m(拱肋、吊杆)+2×1.5m(人行道)。
1.2.2设计规范（1）《公路桥涵设计通用规范》JTJ 021—89（2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ D23—85（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ 025-86（4）《悬索桥预制主缆丝股技术条件》JT/T39599（5）《公路工程技术标准》JTJ 01-88（6）《公路斜拉桥设计细则》JTG/T D65-01-2007（7）《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18365-2001（8）《城市桥梁养护技术规范》CJJ99-2003（9）《钢结构加固技术规范》CECS77-962 解放大桥的检查情况综述市政设施管理部门曾分别于2001年和2008年两次委托有关单位对解放大桥进行检查2.1 2001年检查结果2001年11月福建省公路工程试验检测中心对解放大桥进行检查后，对桥梁结构的技术状况做出如下评价：中洲与台江前墙出现竖向裂缝，中洲台最大裂缝宽0.8～1.0mm，台江台最大裂缝宽0.26mm，且局部砌体开裂，基础出现局部冲蚀；行车道板局部露筋；栏杆出现下挠现象，钢管拱与人行道缸砖受推挤开裂、拱起两桥台背有不均匀下沉现象，桥头跳车现象明显；钢管砼存在空击声，局部钢管锈蚀；锚具浸水，镦头、镦头锚与外螺母出现锈蚀；吊杆高强碳素钢丝局部生锈；拱座与镦交接面由于应力集中，局部砼开裂；吊杆与不锈钢管之间存在浸水空隙；局部PE保护套划伤，高强镀锌碳素钢丝外纤维增强聚脂带划伤，局部PE套开裂；钢管焊缝存在错边、夹渣等缺陷。
2.2 2008年检查结果2008年7月～10月，福州市政工程管理处委托福州大学结构工程研究所对解放大桥进行检查，检查结论如下： (1)横梁：大部分横梁竖向裂缝较多，大部分裂缝长度约10～40cm之间，宽度约0.06～0.2mm之间有部分裂缝贯穿横梁侧面，并延伸到底部将置于横梁上方的预制板从上游到下游编号为1#到13#，则横梁裂缝在3#至11#预制板下方较多，尤其在中部而1#、2＃、12#、13#基本没有部分横梁出现蜂窝麻面，混凝土块脱落横梁典型病害如图2-1～图2-4图2-1 7号横梁裂缝示意图图2-2 7号横梁裂缝照片图2-3 10号横梁病害示意图 图2-4 10号横梁病害照片(2)预制板：预制板跨中有较多细微横向裂缝，裂缝长度较长靠近台山区预制板裂缝明显比靠近仓山区多预制板典型病害见图2-5～图2-8 图2-5 17#与18#横梁间预制板裂缝示意图图2-6 17#与18#横梁间预制板裂缝局部照片 图2-7 48#与49#横梁间预制板裂缝示意图图2-8 48#与49#横梁间预制板裂缝局部照片 (3)吊杆：除30#横梁上的吊杆锚头出现腐蚀现象(见图2-9)外，其余吊杆锚头部分外表面基本完好，没有出现锈蚀(见图2-10)，内部需进一步打开锚头检查。
图2-9 出现锈蚀的锚头 图2-10 未出现锈蚀的锚头(4)桥墩拱脚：拱脚部分基本完好，没有出现锈蚀，见图2-11 图2-11 拱脚现状照片(5)支座：预制板的支座部分有脱空现象，个别甚至可以把橡胶支座取出来，图2-12图2-12 部分预制板支座脱空(6)解放大桥各横梁混凝土实测强度为27.6～56.4MPa之间，见表2-1；预制板实测强度为45.7～57.5MPa之间，见表2-27)解放大桥主要受力构件受力正常，但由于无法检查吊杆内部情况，应根据吊杆实际使用情况采取相应措施表2-1 解放大桥横梁混凝土强度测定结果(MPa)表2-2 解放大桥预制行车道板混凝土强度测定结果(MPa)福州大学结构工程研究所对解放大桥进行检查后提出了以下建议：(1)对混凝土梁的裂缝进行封闭处理，防止钢筋进一步锈蚀和混凝土锈涨开裂，影响桥梁安全使用和耐久性能2)加强桥面、吊杆、支座、锚头等的养护管理，保持桥面清洁卫生，保持交通标志醒目清晰3)进一步进行动力荷载试验以验证桥梁的性能4)为了保证桥梁的安全使用，加强该桥的定期观测3 解放大桥吊杆更换大修工程设计根据设计合同并参考《解放大桥桥梁普查报告》和《解放大桥吊杆更换论证会专家意见》2008.7.31，本次设计主要涉及以下内容：①吊杆更换方案设计；②增设纵梁方案的分析论证；③涂料翻新；④裂缝修补。
⑤吊杆健康监测系统设计3.1吊杆更换设计吊杆更换设计主要包括新吊杆的选择以及施工方案设计等内容3.1.1新吊杆的选择解放大桥现采用的吊杆为84Φ5平行钢丝墩头锚吊杆，该吊杆上、下锚头处的构造见图3-1和3-2图3-1 旧吊杆上锚头构造 图3-2 旧吊杆下锚头构造本次设计拟采用钢铰线整束挤压式成品吊杆，该类吊杆的索体截面和锚具结构分别如图3-3和3-4所示：图3-3 钢铰线吊杆截面 图3-4 整束挤压吊杆锚具结构示意图钢铰线整束挤压式成品吊杆具有以下特点：(1)钢铰线在两端锚具和索体内均隔离防腐，防腐性能优越，抗振性能好2)钢铰线两端整束挤压锚固，安全可靠、疲劳性能好3)锚头紧凑，外径小有利于整体结构的优化4)吊杆可以方便的耦合测量长期应变量变化的光纤光栅传感器5)钢铰线比钢丝束具有更高的抗拉强度建立空间模型对解放大桥进行了全桥计算分析，结构计算模型如图3-5所示图3-5 解放大桥结构计算模型经计算后确定新吊杆采用型号为GJ15-15的钢铰线整束挤压式成品吊杆，其钢铰线束公称截面面积为20.85cm2，比旧吊杆钢丝束公称截面面积(16.49cm2)增加了26.4％，从而使吊杆的安全系数得到了提高。
新吊杆上、下锚头处的构造见图3-6和3-7各吊杆的吊杆力、应力等受力参数见表3-1 图3-6 新吊杆上锚头构造 图3-7 新吊杆下锚头构造表3-1 新吊杆受力参数表桥跨吊杆编号恒载吊杆力(kN)最大吊杆力(kN)恒载应力(MPa)最大应力(MPa)应力幅(MPa)吊杆安全系数第1跨1425808203.8387.5197.54.802399729191.2349.7165.85.323399730191.5350.0165.15.314398723191.1346.6161.35.375399721191.2345.6159.85.386399720191.4345.5159.25.387400721191.6346.0159.75.388389707186.5338.8158.05.499377694180.9332.8158.45.5910372685178.5328.7157.45.6611486812233.1389.5166.24.78第2跨12468785224.3376.7161.94.9413354661169.9316.9154.25.8714400734191.6352.1167.75.2815399728191.4349.0163.25.3316399725191.2347.6161.85.3517399724191.2347.4161.55.3518398725190.9348.0162.75.3519397731190.3350.4166.55.3120414757198.4363.0172.45.1221462806221.4386.8174.14.81第3跨22468812224.6389.4175.24.7823432781207.0374.6175.54.9724426769204.2368.6171.15.0525408731195.6350.8161.05.3026398712191.0341.3155.95.4527399710191.3340.5154.75.4628399710191.5340.6154.45.4629399710191.3340.7154.85.4630。