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【摘 要】新安江大桥位于浙江省建德市，横跨新安江，与两岸道路相连，是市区内的主要交通要道，该桥于1994年建成通车，该桥采用“桥面扁担梁”法进行吊杆更换。
【关键词】拱桥；吊杆；钢桁架梁；横梁；桥面施工；
1、概述
新安江大桥位于浙江省建德市，横跨新安江，与两岸道路相连，是市区内的主要交通要道，该桥于1994年建成通车。
新安江大桥主桥三孔不等跨钢管混凝土拱桥的计算跨径为（84+120+84）m，拱肋拱轴线形式为二次抛物线，矢跨比为1/4。拱肋截面均采用竖哑铃型，由两跟钢管通过腹板连接组成，内灌40#微膨胀混凝土。其中120m跨拱肋高2.0m，由2根Ф80cm钢管组合而成，84m跨拱肋高1.8m，由2根Ф75cm钢管组合而成。全桥共设33对吊杆，纵向间距6.0m，横向间距11.4m，索体采用110Фs5高强钢丝束（R=1600MPa），吊杆采用墩头锚。
2、临时吊杆体系
由于该桥桥面板为预制空心板梁，板梁放在单跨6m的横梁上，桥面系无纵梁，因此整个桥梁体系受力明确，每对吊杆的永久荷载即为一条横梁重量加上一孔桥面系的重量。在恒载作用下，一根吊杆横梁所受的力为986kN，每根吊杆分担493kN。在桥面两侧靠近人行道位置，安装两组12.5米长钢桁梁（鋼桁梁大小设计图纸已明确，此处不再具体阐述），在紧挨横梁的两侧桥面各凿开两个约φ50的孔洞，以穿临时吊杆。临时吊杆采用φ32的精轧螺纹钢，临时吊杆下端设横梁平台。通过张拉2根φ32的精轧螺纹钢，将原桥吊杆所有受力均匀的转换到临时吊杆上。
（1）临时吊杆
临时吊杆在换索过程中承担着吊索的任务，设计为一组共2根预应力高强精轧螺纹钢。一根吊杆分担493kN，临时吊杆为JL1080型φ32预应力高强精轧螺纹钢屈服点不小于1080Mpa，则替代索拉应力由下列公式计算得出：
Rg=T/2÷（π×（d/2）2）=493000/2÷（3.14×（32/2）2）=306.6Mpa
Rg=306.6Mpa<=[Rg]=1080Mpa；满足条件强度，安全系数K=3.52。
临时吊杆采用千斤顶同时张拉，将原桥吊杆所有受力均匀的转换到临时吊杆上，锚固端可采用专用螺母锚固。
φ32预应力高强精轧螺纹钢应具备出厂材质证明书。
（2）钢桁梁桁架
钢横梁桁架根据设计图纸由专业钢结构厂家制作而成，拼装长度为12.5m，每榀钢桁架耗钢材约3吨。该钢横梁桁架受力不再验算，满足使用要求。
（3）承载横梁
1）下承载横梁
下承载横梁选型采用2根长1.4m25b槽钢（Q345）并排联接在一起，上下联接钢板厚度为25mm，且在槽钢腹板上焊接加劲板以加强横梁。
2）上承载横梁
上承载横梁选型采用2根长0.9m20b槽钢（Q345）并排联接在一起，上下联接钢板厚度为25mm，且在槽钢腹板上焊接加劲板以加强横梁。
3、吊杆更换步骤
吊杆更换施工过程主要分为以下几步：现场施工准备→新吊杆长度确定→临时吊杆体系安装→卸除原吊杆→清理预埋管→新吊杆的安装→新吊杆的张拉→卸除临时吊杆→吊杆索力调整→吊杆附件安装及防护。
4、原桥吊杆的破断拉力
根据设计图纸总说明介绍，原桥吊杆为高强平行钢丝束，每束由110ΦS5钢丝构成。Φ5钢丝按照最保守的缆索用无松弛钢丝力学性能指标计算，抗拉强度为1570～1770MPa，本次计算取1570MPa；规定非比列伸长应力为1180～1330MPa本次计算取1180MPa。
本次临时吊杆体系将更换吊杆处受力完全转移到附近2根旧吊杆承担，则，每根旧吊杆受力达到（493KN+246.5KN）=739.5KN。
原桥吊杆屈服负荷为为：
F=[π×（5mm/2）2×1180MPa]×110根=2547.3KN
2547.3KN/739.5KN=3.44
所以，结构安全，安全系数达到3.44，满足使用要求。
5、卸除原吊杆
原吊杆上、下锚头被混凝土砂浆封死，在张拉临时吊杆前，应凿除上下锚头封锚砼，使锚头螺母和锚垫板裸露。
取出吊杆上半部及上锚头、取下上导管，在下横梁下导管内钻孔，取出导管下半部分及锚头。
根据设计文件得知，每根吊杆恒载内力为493kN。设计采用逐级加载（释放）内力的方法，将原有吊杆索力逐步转移到临时吊杆上。为确保桥面不会因此出现大的应力变化，将吊杆力设计值分为4级（第一级为49.3kN，后三级为147.9kN），逐级施加至临时吊杆，相对应逐批切断原吊杆钢丝（预应力临时吊杆的张拉与原吊杆钢丝的切割交替进行），即原有吊杆分四批割掉，第一次断掉11根Φ5钢丝，后三次每次断33根Φ5钢丝。在索力转换全过程中，应注意跟踪监测索力和更换吊杆所在处的高程变化情况，观察桥面有无裂缝产生，同时还应进行邻近点桥面标高的测量以判断是否需要调整索力。桥面上、下位移应控制在0.5cm范围内。
原吊杆的断索采用砂轮切割机切断。吊杆切断后，吊杆横梁内扩孔采用水钻进行机械扩孔，扩孔时注意扩孔位置，垂直度及上下孔间的中心点重叠。上下孔均扩孔完成后，准备装入新吊杆。
6、吊杆的安装
（1）安装步骤
原吊杆预埋管清理完毕，处理锚垫板的修补后应及时安装新吊杆，安装具体步骤如下：
1）拆开吊杆两端锚头包装，检查整根吊杆螺纹部分与螺母配合时候旋入自由。2）吊杆下端的螺母旋出，待用，上端与连接头和刚性拉杆在桥面连接好。3）刚性拉杆的一端与连接头连接，把刚性拉杆螺母与矫正装置对中放置在拱肋垫板上，然后钢丝绳依次穿过刚性拉杆螺母、球矫装置、拱肋预埋管下到桥面与连接头连接，钢丝绳的另外一端连接吊车的吊钩（或卷扬机）。4）用吊车（或卷扬机）把新吊杆吊起，从钢管拱预埋管自下而上穿入，注意吊装的过程中吊杆索应尽可能置于预埋管的中心，上下应有人员及时摆正吊杆索的位置，以防吊杆索刮碰损伤。5）吊杆露出上端锚头后，旋上端锚头螺母并拧紧。6）吊带捆绑下端吊杆索体合适的位置，吊车吊起后把下锚头对准梁端预埋管自上而下穿入，注意吊装的过程中吊杆索应尽可能置于预埋管的中心，上端应有人员及时摆正吊杆索的位置，以防吊杆索外层PE与预埋管口刮碰损伤。7）吊杆露出下端锚头后，安装矫正装置，旋下端锚头螺母并拧紧。8）根据工程设计锚固的位置，调节上端或下端螺母相对锚杯或拉杆所处的位置。9）安装吊杆张拉连接头、张拉撑脚、千斤顶、张拉杆和张拉螺母等吊杆张拉设备，并调整对中。10）根据设计的张拉索力值、标高控制对吊杆进行张拉及桥面标高的调整。张拉过程中交替逐步放松临时吊杆。张拉分级进行加载，分级解除临时吊杆索力，分级大小与原吊杆拆除程序一致，临时吊杆索力的放松是通过千斤顶逐步回程实现的。同样在换索全过程中，应跟踪监测索力和更换吊杆所在处的挠度变化情况，并检测桥面裂缝，判断是否需调整索力。11）张拉到设计吨位，标高调整合适后，旋紧螺母和锁紧螺母，卸除张拉设备。12）吊杆下锚头开口处采用A3钢板封孔，钢板通过膨胀锚栓固定于横梁，下端防水要求密封不渗水。通过下端预埋护管灌入防腐材料，务必将下锚头空隙部分完全充满。13）然后按图装好上、下减震体，上端挡板直接焊接在预埋管上。14）上锚头的防腐采用保护罩的形式，在保护罩内填充防腐材料。
【结论】
“桥面扁担梁法”是在桥面上设置临时钢梁（通常采用贝雷式钢桁架梁），利用钢梁做扁担梁，在钢梁中间设置临时吊杆，穿过桥面，兜吊下横梁，将旧吊杆力通过临时吊杆和扁担梁传递到两侧的相临两根吊杆上，再割除旧吊杆，装上新吊杆。临时吊杆张拉、卸载和新吊杆的张拉与临时吊杆法相同，所不同的是将临时吊杆的位置由拱肋转移到桥面。
参考文献：
赵洋、《系杆拱桥吊杆更换研究》浙江大学2006
【关键词】拱桥；吊杆；钢桁架梁；横梁；桥面施工；
1、概述
新安江大桥位于浙江省建德市，横跨新安江，与两岸道路相连，是市区内的主要交通要道，该桥于1994年建成通车。
新安江大桥主桥三孔不等跨钢管混凝土拱桥的计算跨径为（84+120+84）m，拱肋拱轴线形式为二次抛物线，矢跨比为1/4。拱肋截面均采用竖哑铃型，由两跟钢管通过腹板连接组成，内灌40#微膨胀混凝土。其中120m跨拱肋高2.0m，由2根Ф80cm钢管组合而成，84m跨拱肋高1.8m，由2根Ф75cm钢管组合而成。全桥共设33对吊杆，纵向间距6.0m，横向间距11.4m，索体采用110Фs5高强钢丝束（R=1600MPa），吊杆采用墩头锚。
2、临时吊杆体系
由于该桥桥面板为预制空心板梁，板梁放在单跨6m的横梁上，桥面系无纵梁，因此整个桥梁体系受力明确，每对吊杆的永久荷载即为一条横梁重量加上一孔桥面系的重量。在恒载作用下，一根吊杆横梁所受的力为986kN，每根吊杆分担493kN。在桥面两侧靠近人行道位置，安装两组12.5米长钢桁梁（鋼桁梁大小设计图纸已明确，此处不再具体阐述），在紧挨横梁的两侧桥面各凿开两个约φ50的孔洞，以穿临时吊杆。临时吊杆采用φ32的精轧螺纹钢，临时吊杆下端设横梁平台。通过张拉2根φ32的精轧螺纹钢，将原桥吊杆所有受力均匀的转换到临时吊杆上。
（1）临时吊杆
临时吊杆在换索过程中承担着吊索的任务，设计为一组共2根预应力高强精轧螺纹钢。一根吊杆分担493kN，临时吊杆为JL1080型φ32预应力高强精轧螺纹钢屈服点不小于1080Mpa，则替代索拉应力由下列公式计算得出：
Rg=T/2÷（π×（d/2）2）=493000/2÷（3.14×（32/2）2）=306.6Mpa
Rg=306.6Mpa<=[Rg]=1080Mpa；满足条件强度，安全系数K=3.52。
临时吊杆采用千斤顶同时张拉，将原桥吊杆所有受力均匀的转换到临时吊杆上，锚固端可采用专用螺母锚固。
φ32预应力高强精轧螺纹钢应具备出厂材质证明书。
（2）钢桁梁桁架
钢横梁桁架根据设计图纸由专业钢结构厂家制作而成，拼装长度为12.5m，每榀钢桁架耗钢材约3吨。该钢横梁桁架受力不再验算，满足使用要求。
（3）承载横梁
1）下承载横梁
下承载横梁选型采用2根长1.4m25b槽钢（Q345）并排联接在一起，上下联接钢板厚度为25mm，且在槽钢腹板上焊接加劲板以加强横梁。
2）上承载横梁
上承载横梁选型采用2根长0.9m20b槽钢（Q345）并排联接在一起，上下联接钢板厚度为25mm，且在槽钢腹板上焊接加劲板以加强横梁。
3、吊杆更换步骤
吊杆更换施工过程主要分为以下几步：现场施工准备→新吊杆长度确定→临时吊杆体系安装→卸除原吊杆→清理预埋管→新吊杆的安装→新吊杆的张拉→卸除临时吊杆→吊杆索力调整→吊杆附件安装及防护。
4、原桥吊杆的破断拉力
根据设计图纸总说明介绍，原桥吊杆为高强平行钢丝束，每束由110ΦS5钢丝构成。Φ5钢丝按照最保守的缆索用无松弛钢丝力学性能指标计算，抗拉强度为1570～1770MPa，本次计算取1570MPa；规定非比列伸长应力为1180～1330MPa本次计算取1180MPa。
本次临时吊杆体系将更换吊杆处受力完全转移到附近2根旧吊杆承担，则，每根旧吊杆受力达到（493KN+246.5KN）=739.5KN。
原桥吊杆屈服负荷为为：
F=[π×（5mm/2）2×1180MPa]×110根=2547.3KN
2547.3KN/739.5KN=3.44
所以，结构安全，安全系数达到3.44，满足使用要求。
5、卸除原吊杆
原吊杆上、下锚头被混凝土砂浆封死，在张拉临时吊杆前，应凿除上下锚头封锚砼，使锚头螺母和锚垫板裸露。
取出吊杆上半部及上锚头、取下上导管，在下横梁下导管内钻孔，取出导管下半部分及锚头。
根据设计文件得知，每根吊杆恒载内力为493kN。设计采用逐级加载（释放）内力的方法，将原有吊杆索力逐步转移到临时吊杆上。为确保桥面不会因此出现大的应力变化，将吊杆力设计值分为4级（第一级为49.3kN，后三级为147.9kN），逐级施加至临时吊杆，相对应逐批切断原吊杆钢丝（预应力临时吊杆的张拉与原吊杆钢丝的切割交替进行），即原有吊杆分四批割掉，第一次断掉11根Φ5钢丝，后三次每次断33根Φ5钢丝。在索力转换全过程中，应注意跟踪监测索力和更换吊杆所在处的高程变化情况，观察桥面有无裂缝产生，同时还应进行邻近点桥面标高的测量以判断是否需要调整索力。桥面上、下位移应控制在0.5cm范围内。
原吊杆的断索采用砂轮切割机切断。吊杆切断后，吊杆横梁内扩孔采用水钻进行机械扩孔，扩孔时注意扩孔位置，垂直度及上下孔间的中心点重叠。上下孔均扩孔完成后，准备装入新吊杆。
6、吊杆的安装
（1）安装步骤
原吊杆预埋管清理完毕，处理锚垫板的修补后应及时安装新吊杆，安装具体步骤如下：
1）拆开吊杆两端锚头包装，检查整根吊杆螺纹部分与螺母配合时候旋入自由。2）吊杆下端的螺母旋出，待用，上端与连接头和刚性拉杆在桥面连接好。3）刚性拉杆的一端与连接头连接，把刚性拉杆螺母与矫正装置对中放置在拱肋垫板上，然后钢丝绳依次穿过刚性拉杆螺母、球矫装置、拱肋预埋管下到桥面与连接头连接，钢丝绳的另外一端连接吊车的吊钩（或卷扬机）。4）用吊车（或卷扬机）把新吊杆吊起，从钢管拱预埋管自下而上穿入，注意吊装的过程中吊杆索应尽可能置于预埋管的中心，上下应有人员及时摆正吊杆索的位置，以防吊杆索刮碰损伤。5）吊杆露出上端锚头后，旋上端锚头螺母并拧紧。6）吊带捆绑下端吊杆索体合适的位置，吊车吊起后把下锚头对准梁端预埋管自上而下穿入，注意吊装的过程中吊杆索应尽可能置于预埋管的中心，上端应有人员及时摆正吊杆索的位置，以防吊杆索外层PE与预埋管口刮碰损伤。7）吊杆露出下端锚头后，安装矫正装置，旋下端锚头螺母并拧紧。8）根据工程设计锚固的位置，调节上端或下端螺母相对锚杯或拉杆所处的位置。9）安装吊杆张拉连接头、张拉撑脚、千斤顶、张拉杆和张拉螺母等吊杆张拉设备，并调整对中。10）根据设计的张拉索力值、标高控制对吊杆进行张拉及桥面标高的调整。张拉过程中交替逐步放松临时吊杆。张拉分级进行加载，分级解除临时吊杆索力，分级大小与原吊杆拆除程序一致，临时吊杆索力的放松是通过千斤顶逐步回程实现的。同样在换索全过程中，应跟踪监测索力和更换吊杆所在处的挠度变化情况，并检测桥面裂缝，判断是否需调整索力。11）张拉到设计吨位，标高调整合适后，旋紧螺母和锁紧螺母，卸除张拉设备。12）吊杆下锚头开口处采用A3钢板封孔，钢板通过膨胀锚栓固定于横梁，下端防水要求密封不渗水。通过下端预埋护管灌入防腐材料，务必将下锚头空隙部分完全充满。13）然后按图装好上、下减震体，上端挡板直接焊接在预埋管上。14）上锚头的防腐采用保护罩的形式，在保护罩内填充防腐材料。
【结论】
“桥面扁担梁法”是在桥面上设置临时钢梁（通常采用贝雷式钢桁架梁），利用钢梁做扁担梁，在钢梁中间设置临时吊杆，穿过桥面，兜吊下横梁，将旧吊杆力通过临时吊杆和扁担梁传递到两侧的相临两根吊杆上，再割除旧吊杆，装上新吊杆。临时吊杆张拉、卸载和新吊杆的张拉与临时吊杆法相同，所不同的是将临时吊杆的位置由拱肋转移到桥面。
参考文献：
赵洋、《系杆拱桥吊杆更换研究》浙江大学2006