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四川双曲拱桥拆除施工方案

futao 桥梁拆除 2019-04-02 511 0
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四川双曲拱桥拆除施工方案

第一节双曲供桥拆除原则

双曲拱桥建造的特点是先将主拱圈化整为零,再集零为整。在施工过程中,主拱圈各组成部分(拱肋、拱波、拱板)按先后程序安装砌筑,并先后参加共同受力,代替拱架的作用。针对双曲拱桥施工过程的特点,在各个单独构件组合成拱圈的施工过程中,要在构造上全盘考虑各阶段的受力状态,采取各项有效的措施,确保在径向、横桥向和顺桥向主拱圈的结合强度和整体性。

但在拆桥过程中却是反其道而行之,逐步地分解主拱圈的结合强度和整体性。在拆桥时必须按照“原路返回”,从拆除桥面开始一直到拆除拱肋,循序渐进。整个拆除过程包括两个部分,前期是从拆除桥面开始直到拆完立柱形成裸拱;后期是从拱波拆到拱肋,全部拆除主拱圈。由于主拱圈将按拱板、拱波、拱肋的程序分批拆除,在拆除施工过程中,压力线处于不断地变化中并与拱轴线偏离。因此,对于悬链线双曲拱桥在拆除卸载的过程中,使不断变化中的压力线尽量不偏离拱轴线是拆除成功的关键所在。

双曲拱桥的水平推力较大,同时因弹性压缩、混凝土收缩、温度影响所产生的附加内力很大,对拱圈不利,对拱的纵向稳定性也不利。因此,拆除施工过程中,要根据对称均衡的原理,尽量对称卸载,不使主拱圈因荷载不均衡而失去稳定。

综上所述,双曲拱桥拆除总体原则为:安全第一、施工有序、从上至下、平衡对称、化整为零。

第二节依托工程拆除顺序

梁的拆除顺序是根据桥梁结构的特点制订的,合理的拆除顺序是施工安全的基本保证。在制定拆除方案前,必须仔细研究拆除物的特征,综合考虑各种因素,制定出完善的拆除顺序。

双曲拱桥因其特殊的构造,拆除顺序与其建造顺序正好相反,其拆除顺序为:桥面附属结构物->桥面铺装->拱桥填料->护拱->腹拱拱圈->腹拱墙盖梁->腹拱墙身->墙座->拱波->横系梁->拱肋->墩台及基础拆除。

第三节拆除方案比选

一、拆除分析

结构分析是拆除施工控制的主要工作之一,该项工作根据拆除过程来对各工况的内力与位移进行计算,进而确定出结构各拆除施工阶段的内力与位移理论值。计算要考虑施工的旧桥折减系数、拆除顺序、连拱作用等g素。

1施工过程的结构分析

结构芬析包括以下几项内容:

(1)对结构设计主要计算数据进行复核。

(2)复核结构初始状态的设计值。

(3)确定各施工理想状态的内力与位移。

(4)通过比较确定出结构最大内力与位移的相应状态。

2.施工控制误差分析

施工控制目的是尽可能消除理论计算与施工实际情况的差异。这些差异表现为:计算参数与实际情况的差异,计算假定与实际情况的差异,施工误差、测量误差等。

3.施工控制限值分析

施工控制应针对各拆除工况提出控制限值,既可为拆除施工方案设计提供参考标准,又为拆除施工中的检测、检查提供标准,以便及时采取处理措施。控制限值主要包括:混凝土最大拉应力、最大压应力、桥墩不平衡水平推力、拱肋混凝土裂缝、墩身混凝土裂缝、轴线横向偏位、拱肋挠度变形、桥墩水平位移。

二、可行性比较

本文主要以矿山大桥为例对拆除方案进行介绍。

1.拆除方法选择

武安市矿山桥(东)跨越矿山村至郭二庄公路干线及二线之间的小河沟,在其西侧有一座15m+50m+15m的箱形拱桥,该拱桥运营状况良好。鉴于两座桥相距甚近,在拆除矿山桥(东)时,必须充分考虑对矿山桥(西)的影响,如果采用爆破拆除法难免会危害到矿山桥(西),由爆破带来的飞石会对来往通行车辆产生影响,即便是在设置一定防护措施的情况下进行局部爆破,也会因爆炸的那一瞬间产生的冲击波对邻桥造成不可估量的破坏。为此,在拆除矿山桥(东)时采用非爆破作业法。

2.经济抉择

通过对矿山桥(东)拆除可行性的分析,确定使用非爆破作业法。矿山桥(东)下只有一条较小的河沟且不通车辆,其下具备搭设支架的条件,采用桥下搭设支架的拆除方法,须专门修整场地,对地基进行特殊的加固处理,且需要大量脚手架。考虑到现场脚手架租赁、移动的不便,更主要的是需要对桥下大面积场地进行加固处理,成本较高,故放弃了桥下搭设支架的拆除方案。采用分段切块,逐段吊离的方案。

三、最优拆除方案

1.拱上建筑最优拆除方法

拆除时应以桥身的1/2处为对称点,纵向分区按照对称、均衡原则分条进行拆除。每一层

间各部分的纵向拆除顺序是在保证关键截面的变形在容许范围的前提下,通过MIDAS软件对不同拆除顺序进行计算对比确定,本文以矿山桥为例进行介绍。

拱桥拆除过程中每一道工序始终保持一定的压顶重量,目的是使每道工序形成的拱受压而稳定,并且阻滞了因可能发生的轻微偏载而引起拱轴线失衡。因此,根据拱桥受力特点,初步选定两套方案作为拱上建筑纵向拆除顺序方案:方案a自两边拱脚向拱顶方向对称卸载;方案b自桥跨左右1/4点处向拱脚拱顶四个方向对称卸载,如图5-1所示。

自拱脚向拱顶拆除

a)拆除方案a

a)方案a

b)拆除方案b

b)方案b

图5-1拆除方案

矿山大桥桥墩的抗推刚度较主拱圈的抗推刚度大,连拱作用较小,因此仅对矿山大桥主跨建立MIDAS有限元模型,如图5-2所示。拱上建筑纵向分区在空腹段以每个腹拱为单元,实腹段分为四个单元,如图5-3所示,模型按照纵向分单元、横向全宽卸载简化计算。

图5-2结构离散图

图5-2结构离散图

图5-3纵向分区示意

图5-3纵向分区示意


方案a将拆除过程划分为7个工况,方案b划分为4个工况。对拆除施工过程进行计算分析,两套方案的关键截面竖向变形见表5-1、表5-2。

方案a关键截面竖向变形	表5-1

方案a关键截面竖向变形表5-1

方案b关键截面竖向变形	表5-2

方案b关键截面竖向变形表5-2

注:变形方向以向上为正,单位为mm。

方案b较方案a而言,施工组织较为复杂,需要较高的施工组织管理,人力需求较大,但能够有效地缩短工期,降低造价。由表5-1、表5-2中数据可知,方案b中拱肋关键截面竖向变形最大值较小,拱轴线偏离较小,安全性较高,因此建议纵向拆除顺序采用方案b。

2.拱肋的最优拆除方法

拱肋的拆除可按照建造过程中的预制段进行分割,将拱肋切割为三段,分段吊离,同时在切割点位置设置拆桥支承系统,其作用有两点:一是支承拱肋自重,当主拱圈的拱波预制块被全部拆除后,留下拱肋和横系梁,这时就需要在拱肋下面用楔块垫紧,使拱肋自重落在支承系统上,然后切割拱肋和横系梁,将其吊走,摆放在指定位置上,直至拱肋全部拆除结束;二是利用支承系统设置横向限位设施,避免裸拱拆除过程中发生横向失稳,对矿山大桥(西)产生影响。

第四节依托工程实施方案

矿山大桥和马河大桥的结构形态基本相似,本文以矿山大桥为例介绍双曲拱桥的拆除方案。

1.拟投入拆除的主要机具设备拟投入拆除的主要机具设备见表5-3。

仪器设备 表5-3

仪器设备 表5-3

2,人员投入

为确保拆除工作的顺利开展,对照各道工序,按照安全、高效的原则,对经理部管理人员进

行详细分工。

经理部:项目经理,负责拆桥准备、拆除过程、拆除后清理等全过程协调工作,保证拆桥工作顺利有序进行。

现场总指挥:负责拆桥全过程现场指挥。

拆除技术负责人:负责沿线各类拆桥方案的拟定,协助现场总指挥进行现场指挥。

监控小组:负责拆桥过程中的安全监控。

拆桥组长:负责拆桥班组现场人员的具体操作。

后勤保障:负责拆桥前后的总体安全、后勤协调保障工作。

专责安全员:负责对施工现场的操作进行监督。

便道施工:施工机械和人员提前进入施工现场,在地方有关部门的配合下,提前将桥梁附近的建筑物等障碍清除,将施工准备所用的材料堆放在规划的施工场地。

3.拆除顺序

双曲拱桥拆除顺序与其建造顺序正好相反,其施工顺序为:桥面附属结构物—桥面铺装—拱上填料->腹拱拱圈立柱->拱肋—墩台及基础拆除。拆除顺序框图如图5-4所示。

4.各构件拆除方法

(1)桥面附属结构物拆除

桥面附属结构物主要有混凝土护栏、排水设施等。由于附属设施重量较轻,且拆除附属设施时,桥梁整体刚度未折损,且矿山桥(东)桥墩抗推刚度较大,可以认为此过程中结构是安全稳定的。为加快施工进度,仅考虑全桥范围对称拆除,未考虑单孔对称。每侧护栏拆除由两端向中间进行拆除时,先用倒链对护栏进行防护,防止护栏坠落桥下,然后使用风镐破碎、拆除护栏,装车运走。

U)桥面铺装拆除

矿山桥(东)的桥面铺装层为:4cm浙青混凝土桥面、15cm矿澄白灰土、8cm白灰土、二毯三油防水层。桥面铺装拆除,应由桥梁中部向两端同时对称进行。采用破碎锤或风镐破碎沥青混凝土面层,利用小型挖机挖掘灰土层,并装车运走。拆除后,渣土运输应两侧对称进行,不得造成偏载。

(3)拱上填料、护拱拆除

矿山桥(东)的拱上填料,实腹段为砂砾,空腹段为炉渣。拆除应遵循竖向分层原则,待桥面铺装拆除完成后,用小型挖机配风镐和錾凿工具等由桥梁中部向两端同时对称进行挖掘,并装车运走。矿山大桥的护拱为C15混凝土,采用风镐拆除、破碎,并装车运走。

图5-4 拆除顺序框图

图5-4 拆除顺序框图

(4)腹拱拱圈拆除

矿山桥(东)的拱上建筑为腹拱结构,

因此拱上建筑联合作用较大。同时,腹拱拱圈预制块数多、重量大,腹拱拱圈的拆除将使得桥梁整体刚度减小,故腹拱拱圈的拆除应采取全桥纵向对称、横向对称、单孔对称的原则进行。

人工持风镐、錾凿工具和撬棍等工具,将腹拱拱圈预制块撬起。风镐作业时限制S5-4风镐同时使用数量(不超过12台),避免产生共振,对桥梁整体稳定产生的影响。腹拱拱圈的预制宽度为84.5cm,在横桥向断面共13块,拆除时横桥向自两边向中间对称拆除。本着全桥对称且每孔对称的原则,对腹拱拱圈逐块编号,严格按照编号顺序,待腹拱拱圈撬起后,吊起由人力车运走。

(5)腹拱墙盖梁、拱上立柱拆除

由于盖梁与立柱重量较大,桥址四周无法安置足够大的吊机,因此拆除时在拱肋之间用钢管、木板搭设作业平台,采用风镐拆除、破碎钢筋混凝土墙体,然后采用气割割断主筋,将混凝土块装车运走。拆除顺序为自拱顶向两边同时对称进行。

(6)拱波、横系梁拆除

拱波的拆除采取自桥跨1/4处起向拱脚、拱顶同时进行拆除施工的方案,工作面较多,可加快施工进度,而且拱肋关键截面竖向变形量较小,拱轴线偏离较小,安全性较高。

横梁先用人工凿除端部混凝土,气割切割钢筋,待横梁与拱肋的联系解锁后即可进行拱肋的拆除。此过程中,为保证拱桥的横向稳定,拱波、横梁与相接拱肋的拆除应交替进行。

(7)拱肋拆除

为避免整跨拱肋一次拆除后可能造成相邻跨拱肋的失稳,以单根拱肋为单元,采取同时拆除两边边跨第一、二片—中跨第一片—两边边跨第三片—中跨第二片—两边边跨第四片—中跨第三片—两边边跨第五片—中跨第四片—两边边跨第六片—中跨第五片两边边跨第七片—中跨第六片顺序进行。在剩余最后1联拱肋时,为保证拱肋的横向稳定,用4道揽风绳拉紧在前后盖梁上。同时采用钢管顶丝在新旧桥之间搭设支撑,防止旧桥倾覆,损伤西线新桥。(8)墩台及基础拆除

矿山大桥桥墩体积大、重量大,应采用破碎锤破碎拆除,小块混凝土和砌石结构由人工持大锤和撬棍拆除。

5.拆除善后工作

对拆除施工中产生的废土、弃渣和固体建筑垃圾应及时运送至规定场地进行集中处理,不宜将弃土场设置在汇水面积大且易冲刷位置。工程完毕后,应及时清挖河道,疏通水流。施工废水应进行沉淀处理后方可排放,含有有害物质的废水污水严禁排放入禁排区域。对施工废油及生活污水应集中回收处理,生活垃圾应统一堆放至临时点,并需经常处理,联系环卫部门回收或处理。施工现场主要临时道路要经常洒水以降低空气中的粉尘含量。此外,应合理安排作业时间,尽量减少夜间施工,早6点以前、晚22点以后严禁安排大型机械施工作业,其产生的噪声影响严格控在65dB以下,以免扰民。

采用机凿法拆除矿山桥(东),对于拆除中的废土、固体垃圾,能够做到边拆除边运输,具备随时处理分解固体垃圾的能力,为原有生态环境提供了有力的保障。

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