本發(fā)明涉及橋梁維修加固施工（斜拉索更換）。更具體地說，本發(fā)明涉及一種低凈空橋梁斜拉索更換施工方法。
背景技術：
1、斜拉索是橋梁中重要的受力構件，它能夠將橋面上的豎向和水平荷載傳遞至索塔，確保橋梁的整體穩(wěn)定性。斜拉索通過與索塔的連接，將橋面荷載轉換為拉力，支撐著橋梁的主結構。隨著時間的推移，斜拉索可能會因多種因素如疲勞、腐蝕、機械損傷、環(huán)境影響等問題，逐漸出現(xiàn)強度下降、形變或裂紋等情況，嚴重時可能導致斜拉索的斷裂或失效。因此，為確保橋梁的安全使用，斜拉索需要定期進行檢測、評估，并在發(fā)現(xiàn)問題時及時進行更換或修復，定期的維護與及時的更換是保障橋梁長期安全運行的關鍵措施。
2、斜拉索更換往往是一個復雜的過程，需要考慮到結構的整體穩(wěn)定性、橋梁的承載能力、施工環(huán)境等因素。部分斜拉橋在設計過程中，考慮到運營期斜拉索更換，在缺失1根斜拉索的情況下，仍能確保橋梁結構的安全。部分斜拉橋采用支架法施工，斜拉索安裝完成后再一次落架，同時由于部分斜拉橋無索區(qū)較長，在斜拉索更換過程中，如缺少支撐系統(tǒng)，無索區(qū)的混凝土有開裂風險，從而影響橋梁結構的安全，必須使用支撐結構來承擔原來斜拉索所承受的荷載。對于凈空低的跨江、河橋梁可采用在梁底設置臨時支撐，但由于空間受限進行樁基施工難度大同時現(xiàn)場地質條件復雜通過在梁底設置鋼管樁施工，施工成本高且不可控。為確保斜拉索更換期間橋梁結構安全性和穩(wěn)定性，因此，提出一種安全、經濟、施工高效的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法是目前斜拉索更換施工的難題。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的一個目的是提供一種低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，以確保斜拉索更換過程中橋梁結構的安全，解決梁底臨時支撐施工難度大、成本高、施工效率低等問題。
2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，包括：首先，在斜拉橋的主橋橋面的薄弱位置設置臨時支撐結構，其與橋梁主橋形成為整體以增加橋梁局部剛度；其次，對臨時支撐結構施加張拉力從而使得橋梁結構局部發(fā)生向上的變形，用以抵消斜拉索拆除后橋梁向下的變形量；最后，對斜拉索進行更換，更換完成后拆除臨時支撐結構。
3、優(yōu)選的是，主橋橋面的薄弱位置包括斜拉橋的邊跨無索區(qū)、塔根部和其他斜拉索更換過程中需要支撐的薄弱區(qū)域。
4、優(yōu)選的是，臨時支撐結構設置于邊跨時，臨時支撐結構的主體結構向引道或引橋方向延伸，以使得臨時支撐結構的部分主體結構固定于引道或引橋上。
5、優(yōu)選的是，主橋橋面的薄弱位置確定方法包括：建模分析，根據(jù)橋梁的結構形式建立橋梁的結構模型；然后進行斜拉索更換施工階段分析，提取橋梁結構應力和變形結果確定斜拉索更換各工況下橋梁結構的薄弱位置，進而確定臨時支撐結構的布置位置；接著在薄弱位置建立臨時支撐結構的模型，并對其帶入橋梁結構模型進行設計分析，根據(jù)臨時支撐結構設計結構形式進行試算，直至薄弱位置應力和變形在允許范圍內，得到此時的臨時支撐結構形式即為待設置的臨時支撐結構。
6、優(yōu)選的是，臨時支撐結構包括多根支墊梁、固定設置于支墊梁上主體結構及設置于主體結構上的多根分配梁，多根支墊梁間隔設置且全部設置于主橋橋面上或部分設置于主橋橋面上，同時部分設置于引道或引橋上，所述支墊梁沿主橋橫向延伸設置；主體結構為貝雷架；多根分配梁間隔設置于主體結構上且沿主橋橫向延伸設置；主橋底面間隔設置有多根反力梁，其與多根分配梁一一對應；主橋上設置有數(shù)個豎向貫通的預緊構件孔，多根分配梁及多根反力梁之間通過穿設于預緊構件孔內的預緊構件進行張拉；所述預緊構件包括精軋螺紋鋼或鋼絞線。
7、優(yōu)選的是，臨時支撐結構設置方式包括：首先，根據(jù)臨時支撐結構的設計結構及位置，在橋面對應位置鉆取數(shù)個豎向通長預緊構件孔；
8、其次，根據(jù)設計位置，沿橋梁縱向間隔鋪設多根支墊梁，并進行臨時固定，多根支墊梁的頂面處于同一水平面上；在支墊梁上對臨時支撐結構的主體結構進行固定安裝；在主體結構上沿橋梁縱向間隔固定安裝多根分配梁；
9、最后，在橋梁底面設計位置安裝多根反力梁，其與多根分配梁一一對應，多根分配梁與多根反力梁通過預緊構件穿過預緊構件孔連接為一體，從而將臨時支撐結構與主橋連接為一體。
10、優(yōu)選的是，臨時支撐結構包括沿橋梁縱向設置的主梁、豎向設置于主梁上的立柱及數(shù)根對稱且平行設置于立柱和主梁之間的斜拉梁，所述主梁部分設置于主橋上且部分設置于引道或引橋上，所述主梁位于主橋上的部分在頂部間隔設置有多根分配梁，主橋底面間隔設置有多根反力梁，其與多根分配梁一一對應；主橋上設置有數(shù)個豎向貫通的預緊構件孔，多根分配梁及多根反力梁之間通過穿設于預緊構件孔內的預緊構件進行張拉；所述預緊構件包括精軋螺紋鋼或鋼絞線；所述主梁位于引道或引橋上的部分在頂部設置有多根后錨扁擔梁，其與主梁和引道或引橋通過錨桿錨固為一體。
11、優(yōu)選的是，對臨時支撐結構施加張拉力，使用千斤頂多點同步且對稱分級對預緊構件進行張拉，同時張拉過程中記錄每一張拉階段后對應主體結構及橋梁結構的變形，張拉位移量為得到待設置的臨時支撐結構時，薄弱位置的變形位移值；同時監(jiān)測橋梁結構的變形在設計范圍內。
12、優(yōu)選的是，斜拉索更換過程中，在更換的斜拉索梁端錨頭處設置位移傳感器，同時在更換的斜拉索前方及后方的斜拉索端錨頭處也設置有位移傳感器，斜拉索拆除及安裝時分階段進行放張，且張拉施工過程中實時采集各階段主縱梁撓度變化，每一階段無異常后方可進行下一階段施工；在臨時支撐結構兩側的豎向上設置有應變計，用于監(jiān)測臨時支撐結構的應力；在臨時支撐結構的跨中位置設置位移計，用于監(jiān)測臨時支撐結構的位移變形。
13、本發(fā)明至少包括以下有益效果：
14、1、本發(fā)明通過在主橋橋面增設臨時支撐結構，臨時支撐結構與橋梁連接在一起形成疊合梁增加橋梁局部區(qū)域剛度，減小換索期間結構薄弱區(qū)域的變形，保證了斜拉索更換過程中橋梁結構的安全。
15、2、本發(fā)明根據(jù)橋梁結構特性，并通過建模分析，通過增加臨時支撐主體結構構件數(shù)量有效調整臨時支撐結構剛度以滿足現(xiàn)場使用要求。
16、3、本發(fā)明將臨時支撐結構設置于橋梁結構上部，施工更加方便、高效、安全性更高。
17、4、本發(fā)明將臨時支撐結構設置于橋梁結構上部，減小了對航道的影響結構形式簡單明確，施工成本可控更加經濟。
18、5、本發(fā)明通過張拉預緊構件使橋梁結構局部發(fā)生向上的變形，用以抵消斜拉索拆除后向下的變形量，防止橋梁主梁變形過大拉應力超限而出現(xiàn)裂縫，保證了斜拉索更換過程中橋梁結構的安全。
19、本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
1.一種低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，包括：首先，在斜拉橋的主橋橋面的薄弱位置設置臨時支撐結構，其與橋梁主橋形成為整體以增加橋梁局部剛度；其次，對臨時支撐結構施加張拉力從而使得橋梁結構局部發(fā)生向上的變形，用以抵消斜拉索拆除后橋梁向下的變形量；最后，對斜拉索進行更換，更換完成后拆除臨時支撐結構。
2.如權利要求1所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，主橋橋面的薄弱位置包括斜拉橋的邊跨無索區(qū)、塔根部和其他斜拉索更換過程中需要支撐的薄弱區(qū)域。
3.如權利要求1所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，臨時支撐結構設置于邊跨時，臨時支撐結構的主體結構向引道或引橋方向延伸，以使得臨時支撐結構的部分主體結構固定于引道或引橋上。
4.如權利要求1所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，主橋橋面的薄弱位置確定方法包括：建模分析，根據(jù)橋梁的結構形式建立橋梁的結構模型；然后進行斜拉索更換施工階段分析，提取橋梁結構應力和變形結果確定斜拉索更換各工況下橋梁結構的薄弱位置，進而確定臨時支撐結構的布置位置；接著在薄弱位置建立臨時支撐結構的模型，并對其帶入橋梁結構模型進行設計分析，根據(jù)臨時支撐結構設計結構形式進行試算，直至薄弱位置應力和變形在允許范圍內，得到此時的臨時支撐結構形式即為待設置的臨時支撐結構。
5.如權利要求3所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，臨時支撐結構包括多根支墊梁、固定設置于支墊梁上主體結構及設置于主體結構上的多根分配梁，多根支墊梁間隔設置且全部設置于主橋橋面上或部分設置于主橋橋面上，同時部分設置于引道或引橋上，所述支墊梁沿主橋橫向延伸設置；主體結構為貝雷架；多根分配梁間隔設置于主體結構上且沿主橋橫向延伸設置；主橋底面間隔設置有多根反力梁，其與多根分配梁一一對應；主橋上設置有數(shù)個豎向貫通的預緊構件孔，多根分配梁及多根反力梁之間通過穿設于預緊構件孔內的預緊構件進行張拉；所述預緊構件包括精軋螺紋鋼或鋼絞線。
6.如權利要求5所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，臨時支撐結構設置方式包括：首先，根據(jù)臨時支撐結構的設計結構及位置，在橋面對應位置鉆取數(shù)個豎向通長預緊構件孔；
7.如權利要求3所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，臨時支撐結構包括沿橋梁縱向設置的主梁、豎向設置于主梁上的立柱及數(shù)根對稱且平行設置于立柱和主梁之間的斜拉梁，所述主梁部分設置于主橋上且部分設置于引道或引橋上，所述主梁位于主橋上的部分在頂部間隔設置有多根分配梁，主橋底面間隔設置有多根反力梁，其與多根分配梁一一對應；主橋上設置有數(shù)個豎向貫通的預緊構件孔，多根分配梁及多根反力梁之間通過穿設于預緊構件孔內的預緊構件進行張拉；所述預緊構件包括精軋螺紋鋼或鋼絞線；所述主梁位于引道或引橋上的部分在頂部設置有多根后錨扁擔梁，其與主梁和引道或引橋通過錨桿錨固為一體。
8.如權利要求5至7任一項所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，對臨時支撐結構施加張拉力，使用千斤頂多點同步且對稱分級對預緊構件進行張拉，同時張拉過程中記錄每一張拉階段后對應主體結構及橋梁結構的變形，張拉位移量為得到待設置的臨時支撐結構時，薄弱位置的變形位移值；同時監(jiān)測橋梁結構的變形在設計范圍內。
9.如權利要求8所述的低凈空橋梁斜拉索更換施工方法，其特征在于，斜拉索更換過程中，在更換的斜拉索梁端錨頭處設置位移傳感器，同時在更換的斜拉索前方及后方的斜拉索端錨頭處也設置有位移傳感器，斜拉索拆除及安裝時分階段進行放張，且張拉施工過程中實時采集各階段主縱梁撓度變化，每一階段無異常后方可進行下一階段施工；在臨時支撐結構兩側的豎向上設置有應變計，用于監(jiān)測臨時支撐結構的應力；在臨時支撐結構的跨中位置設置位移計，用于監(jiān)測臨時支撐結構的位移變形。