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桥梁的拆除爆破

1桥梁的组成与分类

1)桥梁的组成

按其功能,桥梁的组成分为三部分。

(1)上部结构(墩上结构)

包括承重结构和桥面。其作用是承受车辆荷载,通过支座将荷载传递给墩台

(2)下部结构

包括桥墩和桥台。其作用是支承桥跨结构,并将结构重力、车辆荷载传递给地基。同时,桥台还与路堤衔接,抵御路堤的土压力。

(3)附属结构

包括桥头路堤锥形护坡、护岸等。其作用是防止路堤填土向河中坍塌以及抵御水流的冲刷。

2)桥梁的分类

(1)按桥梁主要承重构件的受力特征分

①梁桥。主要承重构件是梁板。在竖向荷载作用下,梁承受弯矩,墩台承受竖向压力

②拱桥。主要承重构件是拱圈。在竖向荷载作用下,拱圈承受压力的同时,也承受弯矩。墩台除承受竖向压力和弯矩外,还承受水平推力。

③刚架桥。桥跨结构和墩台(支柱)彼此连成一个整体。是介于梁桥和拱桥之间的一种桥梁结构形式。在竖向荷载作用下,梁受弯,而在柱脚处产生竖向反力、水平反力和弯矩,如图6-15所示。

④吊桥。以缆索为承重构件。在竖向荷载作用下,缆索只承受拉力。墩台除承受竖向反力外,还承受水平推力,如图6-16所示。

桥梁的拆除爆破

图6-15刚架桥示意图

桥梁的拆除爆破

图6-16吊桥示意图

⑤组合体系桥。由若干不同受力体系的结构所组成的互相联系,共同受力的桥梁,如梁拱组合的系杆拱桥、拉索和梁组成的斜拉桥。

(2)按桥跨结构所用材料分

可分为钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、圬工桥(砖、石、混凝土桥)钢桥

2钢筋混凝土桥

1)定义

桥跨结构使用的材料为钢筋混凝土结构的桥梁称为钢筋混凝土桥。钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土共同组成的结构

2)钢筋混凝土结构设计计算

中华人民共和国颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD622004)规定,钢筋混凝土结构设计计算方法采用极限状态计算法。极限状态又分为载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力时的极限状态。如在荷载作用下主要截面的破坏等,为了避免出现这种极限状态,任何结构均须进行这极限状态的计算。所谓正常使用极限状态是指结构或构件尚未丧失承载能力,但已达到不能正常使用时的极限状态,如结构在使用期限内产生过大的变形等,此时结构构件将不能正常工作。根据结构构件的使用要求和所处条件,进行正常使用极限状态的计算是必要的。

3)钢筋混凝土板的构造

根据计算可以确定钢筋混凝土板的强度和几何尺寸,包括板厚、钢筋、混凝土保护层。

(1)板厚

板厚应满足强度、刚度、抗裂性、经济性的多方面要求。通常情况下,板厚不应小于表6-11的规定

(2)钢筋

板的钢筋由主钢筋和分布钢筋组成。如图6-17所示。

板厚的规定表6-11

桥梁的拆除爆破

图6-17钢筋混凝土板内钢筋构造图

桥梁的拆除爆破

主钢筋布置在板的受拉区,行车道内的主钢筋直径不小于10mm;人行道板内的主钢筋直径不小于6mm。在跨中和连续板支点处,板内主钢筋间距不宜大于20mm分布钢筋一般垂直于主钢筋方向布置,并设置在主钢筋的内侧,在交叉处用钢丝绑扎分布钢筋的直径不小于6mm,其间距不大于25cm

(3)混凝土保护层

为了防止钢筋外露锈蚀而影响构件的耐久性,主钢筋边缘到构件表面应保持有一定厚度的混凝土保护层。板的主钢筋与边缘间的净距离不小于2cm,当设置钢筋网时,上、下层钢筋之间的净距离不小于1.5cm。

(4)钢筋混凝土板的爆破特征

当用爆炸法破坏钢筋混凝土板时,要根据钢筋混凝土板的构造选取孔网参数和单位炸药消耗量。

3预应力混凝土桥

1)预应力混凝土结构的定义

钢筋混凝土结构的优点使其成为桥梁结构的主要形式之一,但其缺点也是明显的,即混凝土的抗拉强度过低,拉伸极限应变太小,在正常使用荷载作用下,混凝土易开裂。如果设法预先在混凝土中造成一种预压应力,用以抵消在外荷载作用下所产生的拉应力,使混凝土的整个截面始终处于受压状态,则混凝土就不会出现裂缝。这种在承受外载之前人为地预先在构件上施加应力的混凝土结构称为预应力混凝土结构。

2)预应力的建立方法

预应力的建立方法有二:其一是先张法,即在台座上张拉预应力筋后浇筑混凝土并通过黏结力传递而建立预加应力的方法;其二是后张法,即在混凝土硬结后通过张拉预应力筋并锚固而建立预加应力的方法。

3)预应力混凝土桥的特征

预应力混凝土桥的特征是钢筋受拉而混凝土受压。预应力混凝土结构的通常做法是钢筋先受拉伸长再加以锚固,然后放松钢筋,使钢筋的回弹力传递给混凝土,造成钢筋受拉而混凝土受压的预应力状态,用混凝土的预应力来抵消外荷载引起的拉应力,从而提高结构的抗裂性。

4钢桥

1)我国钢桥的历史

我国钢桥的建设已有百余年的历史,特别是20世纪80年代以后,随着钢铁工业的发展钢桥的建设也有了长足进展。表6-12列出了我国20世纪90年代末有代表性的钢桥及钢管拱

我国20世纪90年代末有代表性的钢桥及钢管拱 表6-12

桥梁的拆除爆破

2)钢桥所用材料

钢桥所用的钢有碳素钢、低合金钢。现代钢桥的材料多为钢板。我国常用桥梁钢的强度等级为240~490MPa钢。

3)大跨度钢桥焊接结构形式

大跨度钢桥由于运输条件和起重能力的限制,在工厂制成的部件需在工地组装。工厂制造的部件都是焊接,运送到工地后用高强度螺栓组装成整体。随着焊接技术的发展,焊接部分会越来越多。大跨度钢桥焊接结构形式有:整体节点栓焊结构钢桥;全焊钢箱梁结枃钢桥;全焊钢管结构钢桥。

4)钢桥拆除爆破的特点

钢桥的拆除多用聚能切割爆破法。

5圬工桥(砖、石、混凝土)

1)圬工桥定义

用砖、石、混凝土材料建造的桥梁称为圬工桥。圬工桥多为拱形,又称为圬工拱桥.

2)圬工拱桥的优缺点

优点:相对于其他桥型,造价便宜;技术难度小,施工方便;耐久性好,养护费用低;外形美观。

缺点:自重较大,相应的水平推力也较大,增加了下部结构的工程数量,对地基条件要求较高。

3)拱桥的分类

(1)按拱圈横截面形式分

①板拱桥

②肋拱桥

③双曲拱桥

④箱形拱桥

(2)按建筑材料

①圬工拱桥

②钢筋混凝土拱桥

③钢拱桥

6桥梁墩台

墩台是桥梁的重要组成部分,其作用是将上部结构的荷载传递给地基基础的中间承载体。

1)桥梁墩台的定义

(1)桥墩

桥墩为两跨或多跨桥梁的中间支承结构物,它除了承受上部结构的荷载外,还要承受流水压力、水面以上的风力及可能出现的冰荷载、船只、排筏或漂浮物的撞击力(图6-18)。按其构造可分为实体桥墩、空心桥墩、柱式桥墩、排架墩、框架墩五种。

(2)桥台

桥台设置在桥的两端除了支承桥跨结构之外,还是衔接两岸线路堤的构筑物。既要能挡土护岸,又要能承受台背填土及填土上车辆荷载所产生的附加侧压力。桥台的形式有:重力式桥台、轻型桥台、框架式桥台、组合式桥台和承拉式桥台

2)桥梁墩台的组成

桥墩和桥台的组成分别为墩(台)帽、墩(台)身和基础,如图6-19所示。

桥梁的拆除爆破

图6-18桥墩、桥台示意图

桥梁的拆除爆破

图6-19桥墩和桥台的组成示意图

7拆除爆破参数计算

1)桥梁墩台爆破参数

钢筋混凝土桥墩的墩帽多用垂直钻孔,而四面临空的桥身多用水平钻孔。

(1)最小抵抗线(W)

最小抵抗线W)的取值因结构类型、材质和装的不同而异,通常W=30~50cm,若采用机械装渣时,W≥50cm。

(2)孔间距(a)

a=(1.0~1.6)W

(3排间距(b)

桥梁的拆除爆破(6-51)

桥梁的拆除爆破(6-52)

(4)孔深(L)

桥梁的拆除爆破(6-53)

底部为实体时,

式中:B爆体厚度或高度,m。

2)布孔方式

(1)桥墩和桥台

桥墩(台)多采用单侧布孔或双侧布孔,桥墩的水上部分布置水平炮孔,水下部分贴近水面布置倾斜炮孔。釆取使桥台的一部分与桥梁整体进行贯通布孔,即从拱脚下部布置伸人桥台的水平炮孔,这样不仅有利于桥梁坍塌解体,而且桥梁根部爆破时,上部砌石桥台大部分自然塌落。

(2)拱顶和拱脚

拱桥上部结构由主拱圈和拱上建筑组成,拱圈最高处横向截面称为拱顶,拱圈和墩台连接处的横向截面称为拱脚,拱脚起着支撑主拱圈的作用。由于拱顶上部有混凝土和回填砂土层,钻孔前用人工配合风镐清理。为了保证拱顶混凝土破碎后,每孔桥所形成的2个悬臂梁在下落中不致碰交形成支点,拱顶的纵向爆破宽度应大于拱波厚度的两倍,实际布孔宽度为2m。根据拱圈的结构特点,在拱波交接处的垂直炮孔必须钻入拱肋,以确保将其炸碎

3)单位炸药消耗量(q)

单位炸药消耗量依桥墩(台)的材质不同而异,具体数据列于表6-13。

单位炸药消耗量(q)表 表6-13

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