離軍高速公路上跨天橋拆除小結(jié)

武安英

(山西省公路局呂梁分局)

1 概述

離石至軍渡高速公路是《山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃》中3縱11橫11環(huán)第六橫的重要組成部分，同時也是青島至銀川國道山西段的重要組成部分，其為山西省離石地區(qū)及陜西省資源東運(yùn)至京津唐經(jīng)濟(jì)圈的大通道，交通繁忙，尤其重載卡車較多。在LJK1+020處設(shè)有11 m+24 m+11 m鋼筋混凝土斜腿剛構(gòu)天橋一座，見圖1所示。

圖1 鋼筋混凝土斜腿剛橋

現(xiàn)山西省西縱高速臨縣至離石高速公路開工建設(shè)，在該天橋所在處設(shè)離石樞紐與離軍高速公路交叉。原天橋跨徑制約了橋下離軍高速公路路基加寬，故拆除天橋。

2 天橋拆除難點(diǎn)

(1)離軍高速公路交通繁忙，拆除過程不能中斷離軍高速公路交通;

(2)施工輔助支架不得占用離軍高速公路太多的路面，需保證離軍高速公路單向2車道通行;

(3)施工過程保證不能發(fā)生倒塌、傾覆等惡性事故;

(4)施工過程不得有施工墜物落至離軍高速公路路面上。

3 天橋拆除方案

(1)由于天橋兩端全為坡度較陡的土路，無法進(jìn)駐大型吊裝機(jī)械;假如在高速公路上站立吊車進(jìn)行吊裝又將影響高速公路正常通行;故本次施工采取在中央隔離帶和橋梁兩端搭設(shè)吊裝支架進(jìn)行拆除的方案。

(2)為避免拆除過程中有破碎的混凝土塊掉落，影響橋下行車安全，本次拆除采用靜力切割技術(shù)。該工藝在拆除過程中不會產(chǎn)生任何振動，從而可以確保橋梁結(jié)構(gòu)安全;同時切割過程中僅僅有冷卻水和少量泥漿的產(chǎn)生，可以大大提高行車安全。

(3)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場地形條件及離軍高速公路保通要求，天橋拆除方案詳述如下。

①在位于跨中正下方的高速公路隔離帶上新做混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)上架設(shè)六根鋼管;在斜腿及天橋兩端對應(yīng)位置設(shè)置六根同樣的鋼管，將其連接，作為吊裝支架及防護(hù)之架立柱;同時在斜腿支座處立兩根鋼支撐。支架搭設(shè)完成后，要保證高速公路每幅預(yù)留寬9 m、高5 m的行車通道。

②在天橋的正下方搭設(shè)防護(hù)支架，滿鋪2層實(shí)木板并再鋪設(shè)一層防水油布;中部高，往天橋兩端依次降低，從而使泥水可以順利流到路面以外。確保在施工時冷卻水和泥漿不影響高速通行。

圖2 支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 主梁支撐立面圖

圖4 吊裝支架及防護(hù)支架立面圖

③將天橋按照護(hù)欄—人行道板—行車道板—主梁、由橋中向兩側(cè)、先中跨后引跨的順序，對稱的進(jìn)行拆除施工。

4 天橋拆除施工步驟

(1)按照要求搭設(shè)吊裝及防護(hù)支架。

基礎(chǔ)施工完成后，開始進(jìn)行支架安裝，主支架及防護(hù)支架桿件在工廠加工完成后，運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝，安裝利用汽車吊及人工配合進(jìn)行，必要時設(shè)置鋼管支架做輔助支撐或搭設(shè)焊接施工平臺。吊車設(shè)置于緊急停車帶位置，占用高速公路路面寬度約4 m，確保不影響正常車輛通行。吊裝支架及支撐的安裝均可以在天橋橋面進(jìn)行操作安裝。不會對交通產(chǎn)生影響。防護(hù)支架的安裝需在橋上及橋下同時作業(yè)，因此需要對交通進(jìn)行臨時的管制。

(2)拆除天橋所有護(hù)欄。

采用繩鋸靜力拆除;先將護(hù)欄縱向按照1 m間距將其切割分段，分段完成后，對其底部進(jìn)行切割分離。結(jié)構(gòu)分離前必須預(yù)先用鋼絲繩將其預(yù)拉，防止護(hù)欄側(cè)翻至橋面外。分割完畢后，通過原橋橋面運(yùn)至適當(dāng)位置。

(3)拆除天橋跨中部分人行道板。

采用碟鋸靜力拆除;先將道板縱向按照1 m間距將其切割分段，分段完成后，對其根部進(jìn)行切割分離。結(jié)構(gòu)分離前必須預(yù)先用鋼絲繩及倒鏈將其預(yù)吊并張緊，以檢查吊裝設(shè)備安全可靠，防止道板在吊裝過程中跌落。分割完畢后，從橋面外運(yùn)至適當(dāng)位置。

(4)拆除天橋跨中部分行車道板。

采用碟鋸靜力拆除;先將行車道板位于主肋梁中部分按照0.5 m間距將其分段，分段完成后，沿肋梁邊將其與原結(jié)構(gòu)分離。結(jié)構(gòu)分離前必須預(yù)先用鋼絲繩及倒鏈將其預(yù)吊并張緊，檢查吊裝設(shè)備安全可靠以防止吊裝過程中道板跌落。分割完畢后，從跨中向后方依次逐塊外運(yùn)。

(5)拆除天橋跨中部分主肋梁及橫隔梁。

采用繩鋸靜力拆除;切割前，確保先在天橋兩端端部采用鋼板將橋面和橋臺結(jié)構(gòu)連接，平衡主梁切斷時水平力。在主肋梁上安裝電動行走裝置，將主肋梁按照不大于500 kg每塊為原則，將其切割分離。結(jié)構(gòu)分離前必須保證先用鋼絲繩及倒鏈預(yù)吊并張緊，檢查吊裝設(shè)備安全可靠。分割完畢后，用電動行走裝置將其緩緩移動到邊跨后，然后立即外運(yùn)。

(6)拆除天橋邊跨部分人行道板。

(7)拆除天橋邊跨部分行車道板。

(8)拆除天橋邊跨部分主肋梁及橫隔梁。

(9)拆除天橋斜腿支撐。采用繩鋸靜力拆除;將其按照每塊重量不大于800 kg為原則，將其切割分塊。結(jié)構(gòu)分離前必須保證先用鋼絲繩及倒鏈預(yù)吊，防止跌落。分割完畢后，立即外運(yùn)。

(10)拆除支撐支架結(jié)構(gòu)級防護(hù)等。

5 結(jié)構(gòu)計(jì)算

對天橋在跨中切斷后的工況進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算采用空間梁格有限元模型進(jìn)行分析。

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60-2004以及《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003中3.2.1條規(guī)定，對于鋼結(jié)構(gòu)參照《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5009選取組合系數(shù)，對于天橋拆除施工階段以及鋼管支撐計(jì)算進(jìn)行下述荷載組合，結(jié)構(gòu)計(jì)算參照此表進(jìn)行組合。

結(jié)構(gòu)驗(yàn)算荷載組合

(1)天橋結(jié)構(gòu)彎矩荷載作用效應(yīng)計(jì)算

根據(jù)上述工況1中的荷載組合，對天橋模型進(jìn)行加載，計(jì)算結(jié)果如圖5～圖7所示。

圖5 彎矩圖

圖6 剪力圖

圖7 位移圖

從上圖所知，結(jié)構(gòu)的在工況1作用下的荷載彎矩效應(yīng)為1 083.6 kN·m，最大荷載剪力效應(yīng)為229.4 kN，最大內(nèi)力在鋼管支撐位置處，懸臂端最大撓度為16.8 mm，滿足正常使用變形要求L/300=33.3 mm的要求。

(2)天橋結(jié)構(gòu)抗力計(jì)算

正截面抗彎承載力與斜截面抗剪承載力均滿足要求。文中限于篇幅不再詳述。

(3)結(jié)構(gòu)傾覆驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)中傾覆性驗(yàn)算通過求解天橋支座以及斜腿底部支反力狀況來驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的抗傾覆性能。

提取各個節(jié)點(diǎn)位置處支座反力如表1所示：

表1 結(jié)構(gòu)支反力計(jì)算結(jié)果

從上述計(jì)算中可知，結(jié)構(gòu)在最不利荷載下均不負(fù)拉力出現(xiàn)，不會出現(xiàn)傾覆可能。

(4)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算

對有限元模型進(jìn)行彈性屈曲分析，將結(jié)構(gòu)的自重定義為常量，施工階段的等效荷載定義為變量，通過靜力平衡方程求解結(jié)構(gòu)的特征平衡方程，進(jìn)而求得結(jié)構(gòu)的臨界荷載系數(shù)以及對應(yīng)的模態(tài)，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定滿足要求。文中限于篇幅不再詳述。

6 結(jié)束語

為了離軍高速公路保通，本次拆除采用了“下頂上吊”的施工支架，施工作業(yè)面基本在原天橋橋面施工，這樣對離軍高速公路的運(yùn)營干擾減小到最小;本文對拆除步驟較詳細(xì)進(jìn)行了說明，且對跨中切斷后的最不利狀態(tài)進(jìn)行了強(qiáng)度與穩(wěn)定的計(jì)算?，F(xiàn)該天橋拆除工程已順利實(shí)施完畢，筆者作為施工方支持了拆除工作，現(xiàn)將整個過程整理成文，希望對同行工作有所借鑒。

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［1］交通部公路管理司，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會公路工程委員會.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［3］公路橋涵設(shè)計(jì)手冊編委會.墩臺與基礎(chǔ)［M］.北京：人民交通出版社，1991.