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Hans Journ
al of C
ivil Engineering
土木工程
, 201
3
,
2
,
240
-
246
http://dx.doi.org/10.12677/hjce.2013.24041
Published Online
September
201
3
(http://www.hanspub.
org/journal/hjce
.
html
)
Copyright © 201
3
Hanspub
240
Technique
s for
the
Large Section River Bridge
Demolition
in
Dow
n
town
Jia
pan Zhou
1
,
Chengpo
Hong
2
,
Min
Chen
3
1
Hangzhou
Construction Group Co., L
td.,
Hangzhou
2
Shanghai
Mechanical
Constructio n Gr oup C
o.,
Ltd
.,
Shanghai
3
Hangzhou Wan
guo
Investment Management
Co.,
Ltd
.,
Hangzhou
Email:
355540316@qq.com
,
hongchengpo@163.com
,
12420102 5@qq.com
Received
: Jun.
30
th
, 2013; revi sed: Jul. 2
2
nd
, 2013;
accepted
: Aug.
4
th
, 2013
Copyright
© 20 13
Jia
pa n Zhou
et a l
. This is an open access article distributed under the Cre
ative Commons Attribution License, which
permits unr
e-
stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Abstract
:
In view
of noise
,
fugitive dust and high risk existing in the
demolition
of
the
large
section river bridge
by
us
ing
traditional
remo va l te c h niq ue s
, t
his paper
provide
s
a more effective and safer demolition
technique
to adapt to
the
large section
, heavier weight of concrete box girde
bridge.
The t
echnique
consist
s
of
strengthening
the
zero b
lock
,
stat
i
c
cutting method and equipp
ing
with a special steel spreader,
it
guara nte e s t he
safe ty
o f the
structure
and the enviro
n
me
n-
t
al
friendliness
in the process of
bridge demolition
.
Keywords:
River Bridge; Demolition;
Zero Block
;
Strengthening
;
Stati
c Cutting; Steel Spreader
闹市区大断面跨河桥拆除技术
周加盼
1
,
洪成泼
2
,陈
敏
3
1
杭州建工集团有限公司,杭州
2
上海市机械施工集团有限公司,上海
3
杭州万国投资管理有限公司,
杭州
Email:
355540316@qq.com
,
hongchengpo@163.c om
,
124201025@qq.c om
收稿日期:
2013
年
6
月
30
日;修回日期:
2013
年
7
月
22
日;录用日期:
2013
年
8
月
4
日
摘
要:
针对闹市区传统拆除大段面跨河桥梁存在噪音及杨尘大,拆除风险高等问题。本文提供了一种更有效、
更安全地适应断面大、切割后重量较重的大断面混凝土箱梁拆除技术。该拆除技术通过对桥梁
0
号块进行加固,
采用分块静力切割方法并配备专用钢结构吊具,保证了拆除过程中桥梁结构安全性及周边环境友好性。
关键词:
跨河桥;拆除;
0
号块;加固;静力切割;钢结构吊具
1.
引言
随着城市交通运输的快速发展,城市道路问题变
得越来越突出。上世纪
90
代甚至本世纪初桥梁设计
的荷载等级及交通流量已经很难满足现代城市交通
的需要
[1]
,许多当年的十佳桥短短
10
年时间都陆续被
检测为危桥,比较著名的如广州市的丫髻沙大桥
及钟祥市的钟祥大桥,因而许多位于闹市区大跨径跨
河道的老桥改建已成为城市建设的重点内容之一。闹
市区的跨河桥除了自身跨径及断面较大,结构体系复
杂外,拆除过程中还要受到原陆上交通、河道航道及
周围民民和商业区的正常工作的制约,在目前,对于
旧桥的拆除方法尚未形成一个完整的体系情况下
[2]
,
闹市区大断面跨河桥拆除技术
Copyright © 201
3
Hanspub
241
成功拆除闹市区大跨径运河桥具有较大的借鉴意义。
2.
工程概况
现状运河桥横跨京杭运河,位于杭州市拱墅区德
胜路。运河桥周边为密集居民区,及商业区。桥下为
Ⅴ级通行航道,来往船只较为密集
(
图
1)
。
原桥建于
1997
,是杭州市东西向交通干道,机动
车及非机动车流量较大。
运河桥主桥及辅道桥的结构形式为三幅分离式
预应力变截面混凝土桥。其中主桥机动车道为单箱双
室结构,单纵向预应力体系;非机动车道为单箱单室
结构,单纵向预应力体系。主桥中央机动车道桥宽
17.1
m
,两侧各
11.75
m
非机动车道桥,全桥宽
40.6
m
。
原桥设计荷载为机动车道汽
—
20
、挂
—
100
,非机动
车道汽
—
10
、人群荷载
4
kPa
。跨运河主桥配跨为
(32
+
58
+
32
)
m
三跨变高度预应力砼连续梁,西侧引桥为
3
×
16
m
,东侧引桥
5 ×
16
m
,均为简支梁结构。主桥
采用挂篮施工,全桥分为
7
个挂篮段
(
图
2)
。
3.
拆除方法及流程
3.1.
拆除方法
目前桥梁拆除主要采用满堂支架法、分块切割
法、定向爆破法及整体顶推法等
[3]
。在闹市区采用满
堂支架法及定向爆破法拆除作业,噪音及扬尘较难控
制,而采用顶推法施工需要较大的操作空间,闹市区
很难具备顶推法施工作业条件,经比选后采用噪音
低、扬尘小、施工安全性高的静力分块切割法。
挂篮施工的预应力变截面连续箱梁,静力分块切
割法主要思路是采用冷水循环的金刚石链条绳锯切
割机先切除跨中合拢段,接着切除两边跨平衡段形成
两个“
T
”构,最后“
T
”构按原桥挂篮施工顺序进行
逆向对称分块切除
(
图
3
图
4
26
→
25
→
24
→
23
→
22
→
21)
,采用起吊机械将混凝土逐块吊到施工作业区外进
行破除。
3.2.
拆除流程
拆桥流程为建桥流程的逆向施工,拆除为流程为
自上而下,先次后主,先建筑后结构的过程,具体流
程详见图
5
。
4.
关键技术
4.1. 0
号块加固技术
在拆除桥梁中跨合拢段及边跨合拢段时,桥梁会
发生经历两次体系转换,分别为“连续梁→单悬臂梁
→双悬臂梁。桥梁体现转换过程中内力及弯矩变化较
Figure 1.
Yun
h
e B
ridge
图
1.
运河桥
设计通航水位
2.38
-1.5
-4.0
Φ150Φ150
Φ120
0.0
2.0
0.0
364 5
Figure
2.
Elevation view
of
Y
unhe
B
ridge
图
2
.
主桥立面图
闹市区大断面跨河桥拆除技术
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242
22
.7
Ф
200mm
钢管
8
排双层加强贝雷架
Ф
609mm
钢管
C50
砼轨道梁
承台承台 承台
Figure
3.
Cros
s-
section
of
Y
unhe
B
ridge
图
3.
运河桥拆桥断面示意图
4
55
26
25
24
23
22 2121
22
23
26
24 25
4
4
—
刚管立柱
5
—
龙门吊;
21
、
22
、
23
、
24
、
25
、
26
—
切割块
Figure
4.
El evat
ion vi ew
of
demolition
Y
unhe
B
ridge
图
4.
运河桥拆桥立面示意图
施工准备
桥面系拆除
中跨合拢段拆除
边跨平衡段拆除
各悬浇节段拆除
墩台拆除
临时支撑体系
龙门吊安装
Figure
5. The demolition
process of Yu n
h
e B
ridge
图
5
.
运河桥拆除施工流程
大,对桥梁稳定性较为不利。为了防止主桥在结构体
系转换过程中发生失稳,必须采用方法对
0
号块进行
加固。
0
号块加固主要包括钢管柱支架加固、支座锁
定、精轧螺纹钢加固。
4.
1.
1.
钢管柱支架加固技术
墩柱两侧各设
5
根
Φ
609
×
16
钢管立柱支架进行
加固。为了使
5
个临时立柱形成整体,施工时对钢支
墩采用
28a
槽钢焊接“
#
”
平面平联,钢支撑与墩柱
闹市区大断面跨河桥拆除技术
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243
间孔隙采用型钢短柱进行竖向约束,使钢支墩与老桥
墩形成整体
(
图
6)
。
4.
1.
2.
支座锁定技术
0#
块支座四周采用
20
mm
钢板连接支座上下盖
板,焊接牢固,锁定支座。另外为了增加桥墩与箱梁
的接触面,支墩左右两侧各设一根双拼
25
号工字钢
(
图
7)
。
4.1.3.
精扎螺纹钢加固技术
箱梁
0#
块与承台之间采用精轧螺纹杆进行连接
并施加预应力进行拉紧,使箱梁、钢管立柱、桥墩、
承台形成一个整体。螺纹钢直径为
25 mm
,承台两侧
对称布置
4
根
(
图
8)
。
4.2.
边跨平衡段锁定
边跨平衡段分别在桥台和横梁位置打设直径
50
mm
深
300 mm
的孔
3
只,并在孔内植入直径
50 mm
的螺杆,在桥台螺杆和横梁之间用厚
20 mm
宽
200
mm
的钢板打孔连接,并用螺帽锁定。在桥台和横梁
的底部用钢板将伸缩缝塞牢
(
图
9)
。
28a槽钢平联
型钢短
柱支撑
φ609*16
钢管立柱
Figure 6
.
Plana
r graph
of strengthening
steel
column
图
6.
钢管柱加固平面图
Figure
7.
Locking
of r ubber bearing
图
7.
支座锁定图
Figure
8.
Strengthening
o
f screw
-
thread
steel bars
图
8.
精扎螺纹钢加固图
Figure
9.
Lo cking
of
side span
equilibrium section
图
9.
边跨平衡段锁定图
4.3.
分块切割技术
对于大断面变截面箱梁,横向切割后单块起吊重
量及体积大,吊装过程中对起吊机械及场地较高,吊
装风险较大。因此需要解决的技术问题是提供一种能
更有效、更安全地适应断面大、切割后重量较重的大
断面混凝土箱梁的拆除方法。
经过反复试验论证可对箱梁进行纵向再分块,进
一步分割成两个边块
(202)
和一个中间块
(201)
。切割顺
序为“
T
”构两侧同步对称切除两边块,然后同步对
称切除中间块。在两边块切割完成后,由于中间块未
进行切割,预应力钢丝束继续承担约束中间块作用,
使中间块保持稳定,既减轻了吊装重量又保证了箱梁
切割的稳定性及安全性
(
图
10)
。
4.4.
预应力切割及放张技术
底板纵向预应力束放张在合拢段、边跨平衡段拆
除截断前完成。顶板预应力释放按悬浇段拆除顺序,
拆到哪一节段,释放哪一阶段。
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4.4.1.
中跨合拢段预应力切割及放张
中跨合拢段预应力束切割前采用人工风镐对称
破除封锚混凝土,并用切割机将底板锯齿块预应力束
在锚具前端切断
(
见图
11
)
。切割采用箱梁左右对称、
纵向同步单根进行
切
除,顺序由
内到外逐束放张应
力,完成中跨合拢段预应力放张。合拢段预应力释放
过程中,在两端引桥布置水准仪,监测合拢段高程变
化。预应力切割过程中非工作人员应远离切割区域。
为防止合拢段切割过程中出现卡锯及切割后梁
块很难下放现象,采取如下措施:
1)
在完成的桥面板切割缝内,塞进铁楔子;
2)
使梁块侧面形成梯形,既顶板纵桥向尺寸略微
小于底板尺寸。
4.4.2.
边跨平衡段预应力切割及放张
边跨平衡段分四块进行切割,切割后分块由一个
中间块,两个边块及一个端横梁段分块。及切割示意
图见图
12
,切割顺序为
1
→
2
→
3
→
4
→
5
→
6
,切块吊
装顺序为一→二→三→四。
4.4.3
.
悬浇段预应力切割及放张
边跨合拢段截断后,即可采用龙门吊对称拆除
6#~0#
块箱梁混凝土。施工时先拆一个
T
构,待该
T
构拆除完成后,再开始拆除另一
T
构箱梁。切割前先
沿顶板横向凿除顶板预应力束;凿开梁端负弯矩预应
力束锚头,割除锚头释放梁端负弯矩束应力,应力释
放由中间
向
两侧对称进行;观测梁前端标高变化情
况,开始分块切割混凝土。切割前在每一块件上钻孔,
安装起重绳,并起吊绳索,使其受力,以防止混凝土
块件切断瞬间下落使吊车承受冲击力。各悬浇段箱梁
拆除示意图见图
13
。
4.5.
解体吊装技术
4.5.1.
吊装孔设置
箱梁采用混凝土切割机分三段进行切割,切割完
后的混凝土采用先钻吊装孔后穿吊具的形式进行
4
点
起吊。吊装孔直径为
200 mm
。中间块的吊装孔位于
腋角两侧
1.60 m
处,横向吊点间距横向吊装孔间距为
3.2 m
,纵向吊点间距为
2 m(
图
14
,图
15)
。
边块吊装孔的设置与中块吊装孔相同,位于腋角
两边,由于腋角两边重量不同,横向断面形状不规则,
为了保证平横起吊,需计算出不规则断面型心的位置
并使吊点位置与型心位置在同一直线上。
4.5.2.
吊具设计
大断面混凝土箱梁分块切割后,由于箱梁分块外
202
201
202
201
—
中间块;
202
—
边块
Figure
10.
C
utting block of
reinforced co
ncrete box girder
图
10.
钢筋混凝土箱梁分块切割图
Figure
11.
Pr es tres s r elaxat ion of closure con st ructi on
图
11
.
中跨合拢段预应力放张示意图
2
1
3
4
56
一
三 二
四
Figure 12
.
Cutting on
side span
equilibrium section
图
12
.
边跨平衡段切割示意图
闹市区大断面跨河桥拆除技术
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3
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245
箱梁纵向切割线
56
4×4.0
2×3.5
3.5
3
3.5
箱梁横向切割线
56
4×4.0
2×3.5
3.5
3
3.5
Figure
13.
Cutting on
cantilever casting section
图
13.
悬浇段箱梁切割示意图
202
201
202
203
203
203
切割线 切割线
201
—
中间块;
202
—
边块;
203
—
吊装孔
Figure
14
.
Plane arrangement chart of hoisting
hole
图
14
.
吊装孔平面图布置图
201
202 202
203
203
203
203
203
203
切割线
切割线
201
—
中间块;
202
—
边块;
203
—
吊装孔
Figure
15
.
Cross
-
section arrangement chart of hoisting
hole
图
15
.
吊装孔剖面布置图
表面不规则,吊装难度较大。为了解决分上述问题,
发明了专用的钢结构吊具。钢结构吊具主要由以下三
部分组成:
1)
吊臂;
2)
铁扁担;
3)
销子
(
详见附图
16
)
。其中吊臂由
1
根
1000
mm
×
170
mm
×
40
mm
主
吊臂及
2
块
14
mm
厚加固片组成;铁扁担由
2
根
800
mm
长
12
号槽钢、
2
块
290
mm × 150
mm
× 12
mm
顶
板加固片、
2
块
290
mm
×
150
mm
×
12
mm
底板加固
片以及
2
块
500
mm
× 102
mm
× 20
mm
腹板加固片组
成。销子为
200
mm
长直径
70
mm
(
详见附图
17)
。
吊臂的设计尺寸通过综合考虑箱梁吊装重量及
闹市区大断面跨河桥拆除技术
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246
6
7
8
6
—
吊臂;
7
—
铁扁担;
8
—
哨子
Figure
16. Schematic diagram of hoisting equipment
图
16.
吊装装置示意图
61
61
6
71
71
8
72
72
73
73
73
73
6
—
吊臂;
61
—
吊臂加固片;
71
—
槽钢;
72
—
腹板加固片;
73
—
顶板加固片;
8
—
哨子
Figure
17. The composition of hoisting equipment
图
17.
吊装装置结构组成图
箱梁顶板及腋角厚度计算确定。铁扁担尺寸考虑箱梁
吊装重量及孔口应力扩散计算确定。所以,不局限于
本实施例中所采用的数据,而是可以通过需求和计算
进行具体确定。
本实施例中,在材料选择上考虑吊臂及销子
8
承
受较大的剪应力作用,因此采用
Q345
钢材进行设计。
铁扁担则主要承受弯拉应力采用
Q235
钢材设计。
4.5.3
.
吊具安装技术
在对分割块进行吊装时,先在分割块的箱梁顶板
上分别钻四个吊装孔,再将吊装装置安装到箱梁上,
安装完成后,吊臂穿过所述吊装孔,铁扁担位于所述
箱梁顶板的下侧,且吊臂穿过所述铁扁担,所述铁扁
担的下侧通过将销子穿过吊臂实现对铁扁担的位置
的限定,最后通过起吊机对吊臂的起吊运输实现对所
述分割块的起吊运输。
在安装吊装装置过程中,当吊装孔对应的位置设
有箱梁底板时,先将吊臂从上而下穿过吊装孔,然后
由操作人员站在箱梁底板上,完成铁扁担和销子的安
装;当所述吊装孔对应的位置不设有箱梁底板时,先
将吊臂、铁扁担和销子装配完成,然后将一根绳子自
上而下穿过所述吊装孔后,连接所述吊臂的顶端,最
后通过绳子的起吊将所述吊装装置自下而上进行安
装,使得所述吊臂穿过所述吊装孔,完成所述吊装装
置的安装。
5.
结束语
本文针对闹市区传统拆除大段面跨河桥梁存在
噪音及杨尘大,拆除风险高等问题。提出了闹市区大
断面跨河桥静力切割拆除技术。改技术通过对桥梁
0
号块进行加固,采用分块静力切割方法并配备专用钢
结构吊具,解决了大断面混凝土箱梁吊装重量重,吊
装场地及机械要求高等问题,并降低了混凝土箱梁吊
装风险。
本文发明的专用钢结构吊具适合各种切割后异
形断面混凝土箱梁吊装,现场可操作性强,吊装可靠
度高。吊装设备代替了原先仅仅使用钢丝绳的技术方
案,避免了钢丝绳因摩擦接触而发生的崩断现,提供
了一种能更有效、更安全地适应断面大、切割后重量
较重的大断面混凝土箱梁的拆除方法。本文提出的相
关技术及发明已在杭州德胜快速路
01
标运河桥拆除
过程中得到成功运用,取得较大的社会及经济效益。
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