顶推法拆除钢筋混凝土连续箱梁桥方案研究.pdf

第 3 9卷 ， 第 6 期 2 0 1 4年 1 2月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 9，No 6 De c， 2 0 1 4 顶推法拆除钢筋混凝土连续箱梁桥方案研究 陈明芳 ， 陈 海兵 ，彭 国婧 ( 1 江西 省交通科学研究院 ， 江西 南 昌3 3 0 0 3 8 ； 2 江西省 公路开 发总公 司， 江西 南昌 3 3 0 0 3 8 ； 3 江西省赣 粤工程公 司， 江西 南 昌3 3 0 0 3 8 ) 摘要】采 用顶推法实施 在不 中断交通 的条件下拆除跨越 高速公路 钢筋混 凝土连续 箱梁桥 ， 对 主梁 的支撑 形式进行 了根据顶推施工的需求改造 ， 并分析研究了顶推施工过 程及顶升 桥梁更换支 座施工 中主梁 、 桥墩 的结构 受力， 结果表明方案安全、 可行。 关键词 顶推 ；钢筋混凝土 ； 连续箱梁 ； 拆桥 中图分类号 U 4 4 5 4 6 2 文献标识码 A 文章编 号】1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 2 0 0 0 4 Re s e a r c h o f I n c r e me n t a l La un c h i n g M e t h o d Di s ma n t l e Re i n f o r c e d Co n c r e t e Co n t i n u o u s Bo x Gi r d e r Br i d g e Pr o p o s a l C HE N Mi n g f a n g ，CHE N Ha i b i n ， P E NG Gu o j i n g ( 1 J i a n g x i T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ，N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 8 ，C h i n a ； 2 J i a n g x i H i g h w a y De v e l o p me n t C o mp a n y ， Na n c h a n g ，J i a n g x i 3 3 0 0 3 8，C h i n a； 3 J i a n g x i G a n y u e E x p r e s s w a y E n g i n e e r i n g C o r p L t d ， N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 8 ，C h i n a ) A b s t r a c t d i s m a n t l e t h e r e i n f o r c e d c o n c r e t e c o n t i n u o u s b o x g i r d e r b r i d g e c r o s s h i g h w a y w i t h o u t i n t e r r u p t i n g t r a f f i c c o n di t i o n s b y i n c r e me n t a l l a u nc h i n g me t h o d，c h a n g e t h e f o r m o f t h e s up p o o f b r i dg e， An a l y s i s t h e i n t e r na l f o r c e s a n d d i s p l a c e me n t o f t h e g i r d e r a nd p i e r u n d e r t he I n c r e me n t a l La u n c hi n g t he c o n s t r u c t i o n p r o c e s s a n d t h e l i f t i n g b rid g e r e p l a c e me n t be a rin g c o ns t r uc t i o n，Th e r e s u l t s s h o w t ha t t he pr o g r a m i s s a f e a n d f e a s i b l e Ke y w o r d s i n c r e m e n t a l me t h o d ；r e i n f o r c e d c o n c r e t e ； c o n t i n u o u s b o x g i r d e r ；d i s ma n t l e 1 概 述 拆除跨越正在运营的高速公路天桥 ， 考虑到高 速公路交通流量大的实际特点 ， 并且根据桥梁的受 力 特点 、 现有 技术 状 况 、 交 通组 织 等综 合 考 虑 ， 对各 种可能的拆除方案分析判断、综合 比较 ， 合理权衡 安全效益、 技术效益和经济效益的关系， 该桥梁拆除 施工方案应遵循“ 不中断交通、 不破坏原有路面、 不 影 响行 车安 全 、 拆 除 周期 短 ” 的原 则 制定 ， 并 且选 择 “ 安全、 高效 、 实用、 环保” 的拆 除方案。在拆 除工艺 的选择上 ， 顶推法施工具有不中断交通的特点， 而本 桥是等截面单箱双室的钢筋混凝土箱梁桥 ， 箱梁较 长 ， 总体重量大 ， 也比较适合顶推法施工。 顶推法施工在国内外等截面箱梁桥的施工中运 用较多， 主要是在等截面的混凝土箱梁桥 、 钢箱梁等 架设中应用较多 ， 比如 田仲初 教授 团队 在混凝 土箱梁桥斜桥、 正桥及钢桥顶推中均有研究 ， 但在拆 桥施工中应用较少 ， 郑越、 田中亚 在济青高速上 拆 除了一 座立交 桥 ， 在 文 献 中叙 述 了拆 桥 施 工工 艺 的关键部位 ， 王同 在佛开高速上拆除 了一座 9跨 连续箱梁桥， 对拆除过程中的导梁进行了受力分析。 刘建龙 在黑龙江 尚志大桥上对钢箱 梁顶推施工 技术 进行 了设 计 和分析 。 本次拆除的桥梁跨越 昌樟高速公路 ， 为 4跨单 箱双室钢筋混凝土连续箱 梁桥 ， 跨径组合 为 l 3+ 2 0 +2 0+1 3=6 6 m， 主梁宽 度 为 1 5 5 0 c m， 高 度 为 1 5 5 5 c m， 桥台为三柱式轻型桥台， 中间桥墩为独柱 式桥墩 ， 桥梁立面图如图 1 所示。该桥设计荷载为 ： 汽一 2 0 ； 挂一 1 0 0 。地基容许承载力为 2 8 0 k P a 。 【 收稿日期 】2 0 1 4 - 0 2 一l 9 作 者简 介陈明芳 ( 1 9 8 0 一) ， 女 ， 四川宣汉人 ， 工程师， 硕 士研究生 ， 从事道路桥梁检测 、 监测 与桥梁加固。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 陈明芳 ， 等 ： 顶推法拆除钢筋混凝土连续箱梁桥方案研究 2 O 1 。 L 。 ： L I - 正 亡 【 I = 一 _ # 平 面图 图 1全桥 立面 图( 单位： c a ) F i g u r e 1 Ve r t i c a l v i e w o f t h e b r i d g e( u n i t ：c m) 2拆除总体 方案 本 拆 除桥梁 工程 的处在 交通 流量 特别 大 的高速 路上 ， 不允许封闭交通 ， 同时混凝 土桥梁 自重大 ， 混 凝 土方量多， 而且必须保证在拆除过程中确保交通 行车安全， 不允许有飞石等出现 ， 因此在保证高速公 路正常运营状态下 ， 结合较 为先进、 高效 的 吊装方 式、 运输方式和破碎技术， 对主梁的拆除提出顶推拆 除方案。在桥台后 在基础上浇筑顶推滑 道及临 时 墩， 在 1 3 m跨 、 2 0 1 11跨中间均设 置临时墩 ， 先将 主 梁顶起将原支座更换成顶推滑动支座， 同时在临时 墩上布设顶推滑动支座 ， 在桥台布设连续液压千斤 顶。通过钢绞线或精轧螺纹钢牵引主梁到台后顶推 滑道 ， 采用液压破碎机( 啄木鸟) 破碎工具进行破碎 拆除， 从而实现在不需要封闭交通的情况下 ， 完成整 座桥梁的拆除工作。 桥梁在顶推拆 除过程中， 与顶推法安装桥梁 的 工艺区别并不大， 只是将顶推施工的顺序逆转过来 ， 在保证受力结构安全的前提下， 取消了导梁、 预制台 座等临时设施 ， 但是对于拆桥方案 ， 对主梁的受力要 求降低 ， 只要求桥梁在施工过程 中满足承载能力极 限状态 ， 不出现桥梁垮塌 ， 能将主梁顺利顶 出桥跨范 围即可。其他工艺如滑道、 纠偏装置、 临时墩设施仍 然是拆 除方案中必须 的结构 ， 按照普通顶推桥梁顶 推工艺配置。在方案 中， 重点需要研究考虑临时墩 的配置、 主梁在各施工 阶段的受力分析及承载能力 计算 、 桥台在千斤顶水平力作用下的稳定分析等几 个 方面 。 3临时墩合理 配置方案 根据桥梁桥跨分布 ， 以及主梁在顶推过程 中的 承载能力、 行车需要 的空 间， 在 4跨 中间增设 临时 墩 ， 变成 6+ 7+1 0+1 0+1 0+l 0+1 O+7+6=6 6 m 的跨径组合 ， 将中间独柱式桥墩通过增设临时墩改 成三柱式桥墩 ， 这样配置增加了临时工程的费用 ， 但 有效的减小了各个桥墩 的支座反力， 从而减小 了在 顶推工程中的水平力 ， 有效的提高 了桥墩 的受力安 全 。临时墩设 置 见 图 2 。 4主梁顶推施 工受力分析研究 2 3 图 2 临时墩设置示意图 Fi g u r e 2 Te mp o r a r y p i e r S e t Di a g r a m 顶推拆 除连续梁桥 ， 关键需要计算截面在顶推 过程中的弯矩、 剪力包络图， 并计算各截面的弯矩剪 力的承载能力。采用 MI D A S对结构进行结构顶推 建 模计算 ， 混 凝 土 采用 C 4 0模 拟 ， 顶 推 步 长 为 1 m 不设置导梁 ， 横隔板采用集中荷载模拟 ， 桥面铺装采 用 均布荷 载模 拟 ， 结 构计 算模 型如 图 3所 示 。 通过计算得到主梁在顶推施工过程中的弯矩和 图 3计算结构模型图 Fi g ur e 3 Th e c a l cu l a t i o n mo de l 剪力包 络 图 ， 如 图 4， 图 5所 示 。 通过对主梁最 薄弱 断面 一1 3 m跨跨 中断 面的 负弯矩抗弯能力计算 ， 抗剪承载能力计算 ， 得到主梁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 2 公路工程 3 9卷 4 2 2 4 6 -8 1 0 一 l 2 1 4 图 4顶推 过程 主梁弯矩包络 图( 单位： k N m) Fi g u r e 4 The p r o c e s s o f p us h i n g t h e e n v e l o p e o f b e nd i ng mo m e n t ( u n i t ： k N m) 图 5 顶推过程主梁 剪力包络 图 Fi g ur e 5 Th e p r o c e s s o f p u s h i ng t h e en v e l o p e ma i n b e a m s h e a r 负弯矩弯矩抗力最小为 1 3 7 4 1 7 k N m， 剪力抗力 最小 为 1 8 0 7 7 9 k N 。通过 分析研 究 可 以得 知 ， 主梁 在顶推施工过程中， 结构满足极限承载能力要求。 5桥墩受力分析研 究 顶推施工过程中， 桥墩要承受 主梁滑动产生的 摩擦力 ， 在水平摩擦力作用下 ， 桥墩要求结构安全、 稳定 ， 因此需要对桥墩、 桥台及临时墩的稳定性进行 验算 。在顶推施工过程 中4 桥台、 临 7 桥墩 ， 临 6 桥墩、 3 桥墩 的稳定性最 为重要。在起步顶推作 业时各墩反力及承受的水平力如表 l 所示。 对桥台建立有限元模型进行结构分析 ， 在千斤 顶位置设置水平力 1 6 0 t ， 建立结构模型见图 6 。 施加 1 6 0 t水平 力 作 用 下， 桥 台最 大 位 移 为 5 5 0 4 m m， 最 大拉 应力 为 3 0 4 6MP a ， 出现在 桥 台顶 表 1 顶推 起步 阶段 反力及 水平 力表 Ta b l e l Th e r e a c t i o n f o r c e a n d h o r i z o nt a l f o r c e t a b l e i n t h e s t a r t s t a g e o f i nc r e me nt a l l a u nc hi ng 图 6桥台结构模 型图 F i g ur e 6 Ab ut me nt s t r u c t u r e mo d e l 部 ，台后滑道与桥台横梁交接点 ， 应力水平较低 ， 滑 道与桥 台连接部位配加强钢筋即可满足要求。 6更换支座主梁受力分析研究 结构在顶推前需要更换支座， 更换支座可以视 做顶推安装桥梁工程中落梁 的逆过程 ， 本方案 中 采用单 点 顶起更 换 主 梁方 法 ， 因此 需 要 验 算 顶起 主 梁 l c m 时主梁 的 内力 。表 2为 主梁 顶 梁 时最 大 弯 矩、 剪力及抗力对比表。计算结果表明 ， 主梁受力在 顶升主梁更换支座过程中满足受力的要求 。 表 2顶梁施工主梁 内力与抗 力对 比表 Ta bl e 2 The i nt e r n a l f o r c e a n d r e s i s t a n c e c o mpa r i s o n t a b l e 7 总 结 跨 高速 公路 等截 面钢筋 混凝 土连 续箱 梁桥 的拆 除 ， 在 不 间断交通 的条 件下 ， 顶 推法是 较好 的选择 工 艺， 在顶推拆除施工中， 临时墩的设置要满足受力要 求和交通要求 ， 并对临时墩的设置进行验算 ， 使主梁 在施工过程中保持受力安全。需要对主要承受水平 力的桥墩进行验算 ， 确保桥墩 的受 力及施工 安全。 通 过对 主梁 、 桥墩 的验算 ， 本 桥的顶 推施 工拆 除方 案 可行， 为国内同行进行类似项 目提供参考。 参考文献 1 何斌 。 蒋 田勇， 田仲初 ， 等 斜度及纵曲率 对类 双层斜连续箱 梁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 陈明芳 ， 等 ： 顶 推法拆 除钢筋混凝土连续箱梁桥方案研究 2 0 3 ( 上接第 1 9 6页) 证微表处混合料具有较好的高温抗变形能力。 3 2 2冻融劈裂试验 通常采用冻融劈裂试验评价沥青混合料的水稳 定性 ， 试验时将马歇 尔试件一组放置在 2 5 水浴 中保 温 至少 2 h测其劈 裂强 度 ， 另一 组先在 一 2 5水 中 0 0 9 MP a真空 压力 下饱 水 1 5 m i n ， 常压 下浸泡 3 0 rai n ， 之 后 放 入 一1 8 的 冰箱 中 冷 冻 1 6 h ， 再放人 6 0恒温水 浴中保温 2 4 h ， 最后放人 2 5水浴中浸泡 2 h后测其劈裂强度 ， 以两组试件 劈裂强度平均值的 比值 ， 也就是冻融劈裂试验强度 比作 为评价 指标 ， 试验 结果见 表 l 0 。 表 1 O 冻融劈裂试验结果 Ta bl e 1 0 Th a w s p l i t t i ng t e s t r e s u l t s 由冻融劈裂试验结果可知 ， 纤维微表处混合料 的冻融劈裂强度比可满足规范大于 8 0 的要求 ， 且 在最佳乳化沥青用量 7 7 左右 ， 微表处 混合 料的 冻融劈裂强度比有最大值 ， 表明峰值弯拉应变对应 的乳化沥青可确保纤维微表处混合料具有较好的水 稳 定性 。 4 结 论 室内试验结果表明， 在“ 图解法” 确定的最佳油 石比范围内， 采用峰值弯拉应变确定微 表处混合料 的最佳油石比， 可确保纤维微表处混合料具有较好 的施 工性 能和路 用性 能 。 结合本文的研究结果 ， 并参考普通微表处混合 料设计经验 ， 纤维微表处混合料的配合比设计时， 在 “ 图解法” 确定的油石 比 P 6 i 一 P6 范 围内， 选 择 4个左右的油石 比， 成型车辙板试件 ， 6 0养生 2 d 后 ， 切 割成 2 5 0 1 1 1 1 1 1 x 3 0 m m 3 5 n tl m 的 小 梁 ， 进 行 一 1 0低温弯曲试验， 以低温抗开裂性能指标综合 确定其油石 比。 参考文献】 1 李栓 ， 王明明 ， 董江涛微表处速公路 预防性养护 的有效方 法 J 交通标 准化 ， 2 0 0 8 ( 0 2 ) 2 微表 处混 合 料性 能 及应 用技 术 研究 D 西 安 ： 长安 大学 ， 2 Ol 1 3 居浩 黄 晓 明 微表 处混 合料 性能 影响 因素 研究 J 公 路 ， 2 0 0 7 ( 7 ) ： 2 1 2 2 1 8 4 孙杰 ， 程相华 张 肖宁 微表处在重 交通高 速公路 中的研究 与 应用 J 筑路机械与舡机械化 ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 4 95 1 5 孙 晓立 ， 张 肖宁高性 能微表 处的室 内试验 研究 J 同济大 学学报 ( 自然科学版) ， 2 0 1 2 ( 0 6 ) 6 J T G F 4 0 -2 0 0 4 ， 公路沥青路面施工技术规范 S 7 李能富， 曹晓凤 ， 张秀梅 ， 等 纤维微表处可拌和 明间的影响 因 素分 析 J 】 交通标准化 ， 2 0 1 1 ( 1 ) 8 刘志生 ， 李苗国， 寇恩龙 微 表处矿料级 配范 围及集料 质量要 求的探讨 J 石油沥青 ， 2 0 0 8 ( 3 ) 9 交通部公路科学研究院 微表处和稀浆封层技术指 南 M 北 京 ： 人民交通出版社 ， 2 O o 6 1 O ( J T G E 2 02 0 1 l ， 公路 工程沥青及沥青混合料试 验规程 S 1 1 申爱琴 基于 MML S 3试验 的混合料 离析对沥 青路 面长期 高 温性能的影响 J 中国公路学报 ， 2 0 1 2 ( 3 ) 1 2 孙晓立 ， 张 肖宁 ， 蔡旭 基于加速加 载试验的微表处长期路用 性能 J 】 同济大学学报(自然科学版 ) ， 2 0 1 2 ( 0 5 ) 1 3 路贺伟 ， 张宏超 ， 王建 ， 等 基于 MM L S 3的沥青混合料 高温稳 定性研究 J 建筑材料学报 ， 2 0 1 l ( 0 5 ) 1 4 赵倩倩 MML S 3试验方法介绍 J 北方交通 ， 2 0 1 3 ( 0 6 ) 1 5 邓学钧 路基路 面工程 M 北京 ： 人 民交通 出版 社 ， 2 0 0 1 ： 3 8 0 3 8 5 1 6 孙立 军 沥青 路 面结 构行 为理 论 M 上海 ： 同济大 学 出版 社 2 0 03 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m