摘要:系桿拱橋是現(xiàn)代橋梁建設(shè)使用較為廣泛的橋型,由于城市發(fā)展、航道升級等因素影響需要拆除部分老系桿拱橋。文章詳盡分析了系桿拱橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對拆除過程中的各影響因素,著重闡述系桿拱橋拆除施工中控制關(guān)鍵要點(diǎn),通過施工過程中的嚴(yán)格控制,達(dá)到安全、高效的目的,并得出了相應(yīng)的結(jié)論。
關(guān)鍵詞:少支架、系桿拱、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、拆除、關(guān)鍵要點(diǎn)
一、工程概況
水陽江老橋于1998建成通車至今20年,主橋為單幅兩片拱肋系梁拱結(jié)構(gòu),全橋分跨為11米×20米+65米(系梁拱)+9米×20米,主跨橋梁寬度為14米,跨徑65米,為下承式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土系梁拱,計算跨徑為65米,矢跨比1/5.7,線型為二次拋物線。拱肋為工字形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),高120厘米,寬100厘米;系梁結(jié)構(gòu)箱形斷面,高150厘米,寬100厘米;中橫梁高150厘米,寬60厘米,端橫梁高206厘米,寬274厘米,均為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。吊桿間距525厘米,內(nèi)設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線,為外套直徑220毫米、10米厚無縫鋼管。
二、系桿拱橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析
系桿拱橋的特點(diǎn)是:它將拱與梁兩種基本結(jié)構(gòu)形式組合在一起,共同承受荷載,充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)性能和組合作用,拱端的水平推力用拉桿承受,使拱端支座不產(chǎn)生水平推力。拱與弦間用兩端鉸接的豎直桿聯(lián)結(jié)而成,內(nèi)部為超靜定體系,外部則為靜定,因此對墩臺不均勻沉降無影響。
拱座的水平推力的產(chǎn)生大都來自拱上荷載,但由于系桿的存在,水平推力被其約束,在拆除方式上要結(jié)合這一特點(diǎn),制訂“先建后拆、后建先拆、對稱同步”拆除原則。
三、拆除施工關(guān)鍵要點(diǎn)
(一)拆除施工流程
橋梁的拆除過程一般是原建造過程的逆過程,也可根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)、受力特點(diǎn)及拆除過程中構(gòu)件的起重量的變化,制訂合適的拆除流程,并充分利用現(xiàn)代化的拆除設(shè)備,可安全、快速、高效完成拆除施工。針對結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及拆除施工原則,確定以下拆除施工流程。
(二)關(guān)鍵要點(diǎn)1:臨時支墩設(shè)置
每根系梁端部下設(shè)置一個臨時支墩,共4個,單個臨時支墩由6根φ529×10鋼管樁組成,管樁順橋向樁中心間距 2.5米 +2.5米,橫橋向樁中心2.4米。樁間采用[14b槽鋼每4米進(jìn)行聯(lián)結(jié),以增加整體穩(wěn)定性。
拱肋支撐架在拱肋切割處設(shè)置拱肋支撐架,共2個。單個拱肋支撐架由4根φ630×8鋼管樁組成,設(shè)置于系梁上,以支撐拱肋的重量。拱肋支架管樁間順橋向采用20b槽鋼進(jìn)行聯(lián)結(jié),橫橋向采用φ529×10鋼管樁進(jìn)行連接。
(三)關(guān)鍵要點(diǎn)2:吊桿切割
吊桿切割按先中間,后跳跨式,分段解除,漸近式釋放內(nèi)力方法,按6、8、4、10、2、7、5、9、3、11、1的順序上、下游同時放松系梁吊桿并將其割斷(底部割斷),使上部剩余結(jié)構(gòu)的全部重量轉(zhuǎn)移到底部臨時支撐上。切割時注意防止吊桿下端擺動傷人,切割前用鋼絲繩沿四個方向?qū)⒌鯒U下端拉緊后再行切割。
(四)關(guān)鍵要點(diǎn)3:主拱圈中段吊除中的吊裝及構(gòu)件安全
本工程拱肋拆除位于水陽江主航道上,采用1臺150T浮吊對拱肋進(jìn)行分段抬吊吊裝。將拱圈時順橋向分成
21.8米 、28.5米、21.8米,共3段。中間拱圈長度28.5米,重88.9噸,鋼絲繩吊點(diǎn)放在兩端6米位置,單個邊拱圈長度約21.8米,重 70.7噸 ,鋼絲繩吊點(diǎn)放在兩端4米位置。
由于吊裝鋼絲繩之間存在夾角,切斷后的拱肋根部又是懸臂。為避免吊點(diǎn)對其間拱肋產(chǎn)生水平擠壓力從而引起拱肋上緣產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,同時避免兩端懸臂段因重力影響對拱肋上緣產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,設(shè)置合理的吊點(diǎn)是本工程成功切割吊裝拆除作業(yè)的關(guān)鍵。
(五)關(guān)鍵要點(diǎn)4:模型數(shù)據(jù)與實際監(jiān)控數(shù)據(jù)對比
主跨模型中橫梁、系梁、拱肋采用梁單元,吊桿采用桁架單元,主跨共105個梁單元,22個桁架單元,節(jié)點(diǎn)總共92個??紤]到本橋為使用時間達(dá)20年的老橋,因此模型建立時,材料強(qiáng)度等級均考慮了一定的折減,系梁采用C45混凝土,拱肋采用C35混凝土,預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉控制應(yīng)力采用1116兆帕。通過監(jiān)控數(shù)據(jù)與理論模型的比較(表1),可以有效發(fā)現(xiàn)拆除過程中待拆結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài),采取相應(yīng)的措施確保拆除過程安全,指導(dǎo)后續(xù)施工。
四、結(jié)論
綜上所述,系桿拱橋的拆除隨著施工工藝復(fù)雜程度而變化,風(fēng)險也隨之變化,拆除過程也會受到諸多因素的影響,極易使待拆除的橋梁狀態(tài)偏離預(yù)期狀態(tài)。所以建立必要的理論數(shù)據(jù)模型與監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并確定拆除作業(yè)的關(guān)鍵要點(diǎn),可以因地制宜的將結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)較為復(fù)雜的橋梁安全、高效地拆除。另外,文中對拆除過程關(guān)鍵要點(diǎn)的考慮,也可為類似橋梁拆除提供可靠的參考。
參考文獻(xiàn):
[1]張成瑞,預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析與靜力拆除關(guān)鍵技術(shù)[J].工程質(zhì)量,2018.
[2]張守軍,跨航道系桿拱橋拆除及施工監(jiān)控技術(shù)[J].管理與施工,2015.
作者簡介: 陳偉,南京潤華建集團(tuán)設(shè)有限公司。