城市桥梁拆除方案设计与计算

城市桥梁拆除方案设计与计算DESIGNANDCALCULATIONOFDEMOLITIONSCHEMEFORURBANBRIDGE

廖健凯，杨丹

（四川建筑职业技术学院交通与市政工程系，四川德阳618000）

（DepartmentofTransportationandMunicipalEngineeringofSichuanCollegeofArchitecturalTechnology，SichuanDeyang618000,China）

LIAOJiankai,YANGDan

【摘要】对桥梁拆除专项施工方案进行了分析研究，主要针对城市桥梁整幅逆序切割分块吊运的施工方案设计与计算进行探

讨。通过搭设钢便桥、单机吊运上部结构、筑岛围堰后切割下部结构等措施，使得老桥顺利有序地拆除；并通过钢丝绳和卡环安全荷重、地基承载力、梁板和汽车吊稳定性施工验算，为拆除过程中提供了安全保障。【关键词】桥梁工程；桥梁拆除；方案设计；施工验算【中图分类号】TU279.7

【文献标志码】B

【文章编号】1001-68（2019）01-0050-03

Abstract:Inthispaper,thespecialconstructionschemeforbridgedemolitionwasanalyzedandstudied,whichmainlyincludethedesignandcalculationoftheconstructionschemeofthewholebridgereversecuttingandblocklifting.Theoldbridgewasdemolishedsmoothlyandorderlybyerectingasteeltemporarybridge,liftingtheupperstructurebyasinglemachineandcuttingthelowerstructureafterbuildinganislandcofferdam,etc.Andthroughthewireropeandclaspbearingcapacity,foundationbearingcapacity,beamandtruckcranestabilitycheckingcomputations,safetyguaranteeisprovidedforthedemolitionprocess.

Keywords:bridgeengineering;bridgedismantling;solutiondesign.;constructioncheckingcalculation

0引言为保障2018年中国国际进口博览会的顺利举行，同时也是城市建设规划发展的需要，国家会展中心周边的市政配套设施需进行改造升级，需要对现有的一些桥梁进行拆除和改建。根据建质[2009]87号《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中的规定：桥梁拆除工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围，施工单位应当组织专家对专项方案进行论证，并根据论证报告修改完善专项方案，可见桥梁拆除的安全保障应放在首位。根据所处地理位置以及桥梁结构性状的不同，可以选择不同的方案完成旧桥的拆除工作，拆除方案的设计同样也至关重要[1]。本文结合工程实例，对城市桥梁整幅逆序切割分块吊运的施工方案设计与计算进行探讨。1工程概况上海市青浦区徐民路蟠龙港桥为三跨简支梁桥，跨径组合为（8+10+8）m，桥面横向布置为0.25m（栏杆）+1.5m（人行道）+12.0m（车行道）+1.5m（人行道）+0.25m（栏杆）。横向由15块钢筋混凝土空心板组成，支座采用板式橡胶支座。实测混凝土桥面铺装厚8cm。伸缩缝为型钢伸缩缝，桥墩为柱式桥墩，如图12拆除方案综合施工安全、进度等方面考虑，现场采用全幅拆除法。施工过程中作业区设置警戒线，施工员、安全员现场全程旁站。整桥拆除流程如下：交通组织设计→施工准备→测量放线→桥面系拆除→梁板吊运拆除→盖梁切割拆除→墩柱切割拆除→承台切割拆除→桩基切割拆除。2.1交通组织设计北蟠龙港桥南侧红线外6m设置12m净宽贝雷梁钢桥，钢便桥采用2.5m（人行道）+2伊3.5m（机动车道）+2.5m（人行道）布置方式，进行合理的交通导行。50

图1

老桥横截面图（单位：cm）

所示。由于该桥宽度不满足徐民路改扩建红线宽度32m要求以及跨径不满足最新河道规划上跨桥梁最小跨径不小于16m的要求，故需拆除原地重建新桥。并将老桥上的管线临时改迁至钢便桥上，架空线路临搬至红线外，以不影响老桥拆除和重建为原则。图2交通导行及钢便桥平面布置图（单位：m）

2.2桥面系拆除由于桥面各构件主要为小型构件，应采用人工凿除的作业方法，不得采用大型机械拆除。桥面铺装则采用路面切缝机切缝然后进行风镐凿除的办法。破除桥面铺装层后，桥板和铰缝可以分辨出来，先凿除铰缝混凝土，并清理干净，凿除时为避免伤到梁板，钻头不能紧贴桥板凿除。桥面的凿除过程中应明确桥面混凝土与梁板混凝土的分界线，应尽量避免损伤到梁板混凝土，以防止梁板在起吊过程中断裂，破碎的砼块应及时运至固定地点堆放，统一处理。接缝钢筋分离后固定绳锯，在铰缝线上打孔穿过绳锯，进行接缝切割，确保绳锯切缝准确不损伤梁板。2.3梁板吊运拆除钢丝绳吊移梁板采用两端兜底吊，兜底位置在板两端各向中心侧各0.5m位置，为防止起吊过程中空心板咬伤钢绳，在板底部与钢绳接触部位，两侧各夹垫1cm厚橡胶垫。需吊点处钢绳与空心板夹角不能小于60°，并在两侧起吊点设置限位装置，防止起吊过程中，钢绳向里侧滑动，改变重心位置，限位装置尽量采用当初空心板预制时的预留的吊装槽，外加在空心板上打眼安插钢销的方法制作。规范[2]要求，汽车吊大臂起吊角度应在45°耀78°之间，施工时严格控制，起吊前应进行试吊，有专人指挥，试吊过程是检验各种材料、各设备间连接牢固及检查空心板梁是否有连接情况，试吊以空心板梁晃动，稍微抬起为原则，试吊完成后，将空心板梁放位置原位，再次对钢绳、起吊设备等进行检查，确认无误后方可正式吊运。2.3.1中跨空心板梁拆除拆除中跨边板跨空心板时，一台150t汽车起重机（中联牌ZLJ5663JQZ150H，支腿全伸，配重25t）站位在坚实、水平的桥头搭板位置单吊车起吊，汽车吊站位及拆除顺序见图3。中跨最重边板重8.7t，且作业半径最大，按照工作半径18m，吊臂长度最长时查表（中联牌QY150H633汽车起重机产品介绍书）得知，可以51

安全起吊的重量为12.4t大于中跨边板8.7t，满足现场施工要求。图3中跨梁板拆除汽车吊站位图

2.3.2边跨空心板梁拆除拆除边跨边板跨空心板时，一台150t汽车吊站位在坚实、水平的桥头搭板位置单吊车起吊，汽车吊站位及拆除顺序见图4。边跨最重边板重7.1t，且作业半径最大，按照最大作业半径9m，吊臂长度最长时查表可知，可以安全吊起的重量为24t大于边跨边板7.1t，满足现场施工要求。图4边跨梁板拆除汽车吊站位图

2.4下部结构切割拆除由于新建桥梁和拆除的老桥在同一位置，可以将老桥下部结构拆除和新桥下部结构施工结合起来统一考虑。老桥上部结构拆除完成后，位于河道中桩基的施工，在桥梁两侧护岸工程外设置拉森型钢板桩围堰，如图5所示。图5筑岛围堰布置图

清淤后，进行老桥盖梁、桩柱切割成块（切割破除前，先用钢丝绳捆住），吊运至岸边装车运走；将桩柱破除至河底线以下1m（新建桥梁桩基与老桥桩基位置错开，故河底线以下1m的老桥基桩可不予处置）。完成老桥桩基拆除后，再分层回填至新桥桩顶标高以上1.2m，且高于最高施工水位0.5~1m；压实后再进行新桥桩基钻孔灌注桩施工。筑岛围堰施工前，应征得水务部门许可。3拆除计算根据2017年青浦区农村公路桥梁定期检查报告，老桥上部结构为2级属于功能良好、材料有局部轻度缺损或污染；由于梁板拆除水平吊运时的姿态与吊点和梁板水平放置在支座上工作时的姿态与支点是一致的，而梁板吊运时竖向只受自重，梁板工作时竖向受自重+汽车、人群荷载，所以不需要再对吊运时的梁板单独验算竖向荷载；而梁板在吊运时由于钢丝绳有一定角度会产生轴向力，相当于细长压杆，需验算压杆稳定。现场板梁吊运时还需对吊机的最不利吊装工况：汽车起重机在无风天站在桥台搭板处吊运最重、最远的中跨边板时的吊具和吊车支点以及吊车稳定性进行验算。3.1吊索内力计算钢丝绳吊移梁板采用两端兜底吊，故以两根钢丝绳进行内力计算，计算简图如图6所示。图6最不利吊装工况计算简图

N=nKsin1Q琢=1.5伊87=75.3（kN）2伊姨23式中，N为每根钢丝绳索具的拉力；Q为最重梁板质量，G=87kN；n为吊索根数，n=2；琢为吊索钢丝绳与板梁水平夹角，琢=60°；K1为吊装时动载系数，取1.5[3]。3.2钢丝绳直径选择拟选用6伊37丝，天然纤维芯钢丝绳φ38mm，公称抗拉强度1770N/mm2，最小破断拉力S=843kN[4]。P=追KS=0.828伊843=86.4（kN）2式中，P为钢丝绳容许拉力；追为钢丝捻制不均折减系数，6伊37绳，追=0.82[4]；S为钢丝绳规格表中提供的钢丝绳最小破断拉力；K2为吊索钢丝绳的安全系数，取8[3]。P=86.4kN跃N=75.3kN故选用6伊37丝，钢丝绳φ38mm，满足要求。3.3卡环的选择计算卡环的安全荷重近似公式[FK]=40d2，拟选用GD7.5型卡环，其横销直径d=46mm，则[FK]=40伊462=84.6kN>N=75.3kN因此，选用GD7.5型卡环，满足要求。3.4梁板吊运稳定性验算主梁设计时只考虑竖向荷载，而简支梁在竖向荷载下并不会产生轴力，而在吊运时钢丝绳的水平分力会产生轴向压力；这时候主梁在空中就相当于细长杆件受压。Fx=Ncos琢=75.3伊0.5=37.7kNF227cr=（仔滋LEI）2=3.14伊（3伊210伊9）伊20.0116=10590kN式中，Fx为轴向压力；Fcr为失稳临界压力[5]；E弹性模量，主梁C30钢筋混凝土，取C30混凝土的弹性模量计算，E=3伊107kN/m2；I为截面惯性距，中跨边板空心板如图1所示，尺寸1.29m伊0.52m，空心半径0.18m，用CAD面域功能求出其截面惯性距为0.0116m4；滋为长度因子，取最不利情况：一端固定一端自由时滋=2[5]；L为杆件长度，兜底位置在板两端各向中心侧各0.5m位置，故L=10-1=9m。因失稳临界压力Fcr运过程中是稳定的。跃压力Fx，所以主梁在吊3.5汽车吊稳定性验算为保证汽车吊在吊装过程中的稳定，需进行起重机整体抗倾覆稳定性验算：当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时，可以认为该起重机抗倾覆性能是稳定的。计算简图如图6所示，对支腿O点取矩。稳定力矩：MG=GL12=（4+250）伊8.52=3799.5（kN·m）倾覆力矩：MQ=QL2=1.5伊87伊18=2349（kN·m）式中，G为中联牌ZLJ5663JQZ150H，自重.4t，配重25t；L1为支腿全伸距离，8.5m；Q为汽车吊最大荷重，中跨边板重8.7t，并考虑动载系数1.5。L2最大作业半径，18m。因稳定力矩MG＞倾覆力矩MQ，故汽车吊在最不利工况下是稳定的，满足要求。3.6地基承载力验算汽车吊支腿全伸工作时最不利的情况是3点着地，即：F=G+3Q=4+250+1.53伊87=341.5（kN）滓=FS=1.5341.5伊1.5=152（kPa）式中，F为单个支腿最大支承力；滓为汽车吊对路基的最大应力；S为支腿下垫钢板箱的面积，按1.5m伊1.5m计算。（下转第59页）52

（3）对不同工况下的钢框架进行计算，使用微观单元建立节点构件并与基于宏观单元的框架梁柱构件连接，在兼顾到不同工况下节点受力状态的同时提高了计算效率。动力时程计算表明，外环板式节点能够将塑性变形较大的区域控制在远离柱面的位置，使用不等高节点的框架结构具有更大的地震响应，节点域1对不等高节点剪切变形具有较大的贡献。（4）文中提出一种对不等高节点布置传力构件的构造措施。通过在梁2下侧布置焊接连接件能够使节点域作为一个整体协同工作承担梁端剪力，从而可以避免节点域因应力集中而产生局部剪切破坏。参考文献［1］董庆园,郁银泉,王喆.中美日钢框架结构抗震设计规定比较

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［收稿日期］2018-11-20［作者简介］丛培通（1993-），男，山东济宁人，硕士研究生，从事结构工程研究。（上接第52页）因此，150t汽车吊站在坚实、水平的桥台搭板位置吊运最重的8.7t中跨边板时，地基承载力的要求为不小于152kPa，桥台搭板处显然满足要求。4结语保证可行性的拆除方案设计和保障安全性的拆除计算是专项方案的两项重要内容，是通过专家评审的重要依据。通过对该桥拆除方案的设计与计算，得出以下结论：（1）通过搭设钢便桥、单机吊运上部结构、筑岛围堰后切割下部结构等措施，使得老桥得已顺利有序地拆除。（2）钢丝绳和卡环安全荷重、地基承载力、梁板和汽车吊稳定性均通过施工验算，满足规范要求。（3）在整个吊运拆除过程中没有发生任何安全和质量事故，验证了该拆除方案设计的合理性以及拆除计算的可靠性。收获了丰富的施工经验，取得了良好的经济效益，相关设计措施与拆除计算可为同类工程提供借鉴。参考文献［1］李耀生.旧桥拆桥方案探析［J］.城市道桥与防洪，2014（12）:

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［收稿日期］2018-05-18［作者简介］廖健凯（1987-），男，重庆人，硕士研究生，讲师，研究方向：道桥、市政教学、施工、科研。