城市环境条件下架桥机拆除桥梁施工技术研究

城市环境条件下架桥机拆除桥梁施工技术研究

董兆昆陈晓飞

中铁二局第六工程有限公司成都610000

摘要：结合深圳市龙华新区清湖分离式立交桥旧桥的结构设计特点和上跨高速公路复杂环境，通过采用技术调研、理论分析和数值模拟对桥梁拆除施工方案进行了系统研究，确定了采用架设临时支撑、金刚石绳锯分段切割、320吨架桥机吊装的拆除方案，并通过现场试验和监测等方法，解决施工中存在的技术难题，确保了桥梁安全拆除。

关键词：桥梁拆除；交通疏解；架桥机；临时支撑

ResearchonBridgeConstructionTechnologyforBridgeRemovalByBridgeErectorUnderUrbanEnvironmentalConditions

DongZhao-kun，

（ChinaRailwayERJU6THEngineeringCo.，Ltd.，Chengdu610306，China）

Abstract：BasedonthestructuraldesignfeaturesoftheoldbridgeofQinghuseparatedoverpassinShenzhenLonghuaNewDistrictandthecomplexenvironmentoftheoverpasshighway，asystematicstudyofthebridgeremovalconstructionschemewasconductedthroughtechnicalinvestigation，theoreticalanalysisandnumericalsimulation.Theerectionoftemporarysupport，diamondropesawsectionedcuttingand320tonsofbridgecraneliftingweredetermined，thetechnicalproblemsintheconstructionwassolvedandthethesaferemovalofthebridgewasensuredthroughfieldtests，monitoringandothermethods.

Keywords：bridgeremoval；trafficevacuation；bridgeerector；temporarysupport

1引言

随着我国经济的发展，城市道路交通量增大，规范标准逐步修订，对市政桥梁的通行能力、荷载要求逐渐提高。许多既有桥梁，由于设计缺乏长期的统一规划，不仅不能发挥出其应有的作用，反而已成为城市建设的制约因素，必须进行改扩建，甚至拆除重建。

据调查，目前桥梁拆除主要采用直接用大型机械破碎[1]，或者搭设支架防护[2]、人工凿除[3]、吊车吊运[4]的方式，这些传统的桥梁拆除施工技术都存在高噪音、高振动、场地占用大、交通影响大、文明施工形象差、施工工期长等缺点[5]。尤其是针对一些交通疏解要求高的工程，这些传统的桥梁拆除施工技术往往受限而导致实施困难[6]，如何在城市复杂交通条件下保证桥梁顺利拆除成为了比较重要的施工课题。

2工程概况

清湖分离式立交需拆除的中间旧桥，为跨径22m+28m+28m+22m等截面普通钢筋混凝土连续箱梁，桥面宽度22m，横向3幅箱梁并联，桥下净空5.9～7.0m。重建后新桥跨径为15m+35m+35m+15m，桥面宽度22.3m，横向6片预应力简支箱梁并联，桥下净空5.7～6.2m。

3.原设计方案

采用在旧桥中跨搭设钢便桥、边跨搭设满堂支架的进行安全防护。在视为既有连续梁整体性已破坏情况下，经检算，需采用HN800×300型钢满铺作为钢便桥主梁，HN400×300型钢双拼作为钢便桥横梁，Φ600×10mm钢管13根作为钢便桥立柱。

HN800×300型钢架设后，在保证钢便桥与旧桥梁底间600mm作业空间的情况下，钢便桥主梁距高速公路路面净距离不足5000mm，不满足深高速提出的桥下净空须满足5.5m要求。若钢便桥主梁每跨跨中增设支墩，可减小主梁型钢尺寸，进而保证桥下净空，但是将占用中间车道，减少车道数量，且有极大交通安全风险。此外，通常的混凝土拆除为采用炮锤破除后，将渣块用挖掘机装运走。但该桥位于市政道路范围，炮锤破除的扬尘和噪声污染，不满足文明施工要求。因此，以上方案不可行。

4、最终方案

结合各项限制条件要求，经过技术调研、理论分析和数值模拟，最终确定方案为搭设临时支撑、金刚石绳锯分段切割、320t架桥机吊装的拆除方案。该方案的制定主要包含交通疏解设计、临时支撑设计、混凝土连续梁切割分段分块设计和力学检算分析、架桥机工况设计和力学检算分析、吊具检算、安全保障措施等。具体流程如下：

桥面上交通疏解（封闭旧桥车道）→桥下交通疏解（机荷高速两侧道路拓宽→机荷高速中间两车道围闭）→架桥机进场、拼装及性能试验→临时钢管立柱架设→翼缘板分段拆除→箱梁分段拆除→墩柱拆除→桥台及承台破除。

4.1整体施工顺序

4.2公路架桥机拆梁作业工况设计及检算分析

检算结果如下：

（1）计算参数

1）JQ320-60A3架桥机构造及设计参数

①吊重天车：10t

②天车横梁：5t

③主梁桁架自重：1.15t/m（单边）

④前支腿自重：4.5t（前支腿加长后重量另计）

⑤中支腿自重：6t（不含下凹型梁重量）

⑥后副支腿自重：3t

⑦后支腿自重：2t

2）垂直荷载

①架桥机梁增重系数取：1.1

②架桥机活载冲击系数取：1.2

③架桥机不均匀系数取：1.1

3）水平荷载

①风荷载

a、设计取工作状态最大风力，风压为7级风的最大风压：q1=19kg/m2

b、非工作计算状态风压，设计为11级的最大风压：q2=66kg/m2

②运行惯性力系数

运行惯性力系数：Ф=1.1

（2）架桥机主梁承载力检算

根据《起重机设计手册》（GB3811-2008）[7]简化设计思想，主梁整体承载力按连续梁考虑，主要检算弯矩作用下结构整体强度是否满足要求。主梁最不利情况为提吊L2-1、L2-2边梁（吊点距最近架桥机主梁1.2m），以及运送L2-1、L2-2梁体时（吊点位于天车车横梁中部，距架桥机主梁均为4.95m），架桥机立面图见，提吊梁体。此时，架桥机起吊侧主梁跨度30.72m，吊点间距22.7m，起吊重量233.3t。

1）提吊L2-1、L2-2边梁时主梁内力

（1）原桥主梁荷载效应

①荷载及材料强度

原桥设计时考虑的荷载包括：二期荷载，主梁自重，汽车荷载（取汽-20级）。荷载组合为：1.2×（二期荷载+主梁自重标准值）+1.4×汽车冲击系数×汽车荷载标准值。因该桥建成通车于1997年，汽车冲击系数计算依据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89），经计算取为1.1125[8]。

原桥上部结构为钢筋混凝土单箱单室箱梁，所用材料为混凝土和钢筋。混凝土等级为C40；钢筋：直径≥10mm者用Ⅱ级（HRB335），直径＜10mm者用Ⅰ级（HPB235）。

②原桥有限元模型及计算结果

清湖分离式立交桥在桥梁设计时，选择受力情况最不利的箱梁进行控制设计，控制设计的单梁力学模型如图8所示。采用MIDAS/Civil有限元软件建立了拆除旧桥的整体有限元计算模型。将混凝土铺装层看作二期恒载，不参与梁体共同受力，共建立309个节点，508个梁单元，有限元模型见图9。

5结论

深圳市龙华新区现代有轨电车示范线清湖分离式立交桥拆除工程，在各项限制条件下，采用搭设临时支撑、金刚石绳锯分段切割、320t架桥机吊装的拆除方案，同时对机荷高速采用临时倒边方式进行交通疏解，顺利施工完成，为类似工程施工提供以下借鉴：

（1）必要情况下，在充分调查交通情况后并制定科学合理的交通疏解方案后，可对高速公路进行半幅倒边甚至封闭互通匝道的交通疏解。这一成果为高速公路养护维修，以及跨高速公路进行桥梁改造的交通疏解，做出良好示范。

（2）在水平和竖向作业空间限制和文明施工要求高的情况下，可通过架设临时支撑后用金刚石绳锯分段切割，实现梁体从连续变为简支的结构体系转换，以及荷载从墩柱转移至临时支撑的支撑体系转换。这一成果为复杂条件下普通混凝土连续梁和预应力简支梁的拆除，均提供良好借鉴。

（3）通常市政桥梁工程中，倾向于使用大吨位汽车吊进行作业。该工程所使用的可达到60m跨度下额定荷载320t，总长度105m，宽度9m的双导梁公路架桥机，安全高效地完成梁体拆除，且实现了对市政交通的最小影响，为公路架桥机在市政桥梁工程中的推广应用，以及大吨位大跨度公路架桥机的工况设计和安全操作，有很好的指导作用。

（4）在方案制定阶段采用有限元法、极限承载力法等对梁体及架桥机最不利工况进行的力学检算分析，是该工程施工方案能达到安全合理的有力保障，充分证明理论分析对于实际施工能起到重大指导作用。同时，实施过程中的监测数据与受力检算结果基本一致，为类似工程的受力检算分析提供良好思路和模板。

参考文献（References）：

[1]跨既有高速公路桥梁施工支架拆除方案[J].阙名前.山西建筑.2011（05）

[2]浅谈桥梁拆除施工技术控制方法[J].胡艳丽.山西建筑.2011（01）

[3]连续箱梁桥拆除施工控制预警系统[J].杨文宏.现代交通技术.2010（06）

[4]运河上大跨度混凝土连续梁老桥拆除[J].顾运雄，黄铭丰.建筑施工.2010（09）

[5]京杭运河泗阳大桥拆除工程分析[J].庄劲松.交通科技.2010（03）

[6]桁架拱桥控制爆破拆除[J].廖学燕，沈兆武，曾赞文，马宏昊，蒋耀港.工程爆破.2010（01）

[7]机械工业部，城乡建设环境保护部提出.起重机设计规范：GB3811-83[M].中国标准出版社，1984.

[8]中交公路规划设计院.JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范[M].人民交通出版社，2009.