混凝土連續(xù)梁橋拆除施工中頂推法的應(yīng)用

劉迪清

摘要：本文主要針對拆除跨越正在運營的高速公路鋼筋混凝土連續(xù)梁橋工程，采用頂推法進行分析。

關(guān)鍵詞：混凝土連續(xù)梁；頂推法；拆橋

1 概述

拆除跨越正在運營的高速公路天橋，考慮到高速公路交通流量大的實際特點，并且根據(jù)橋梁的受力特點、現(xiàn)有技術(shù)狀況、交通組織等綜合考慮，對各種可能的拆除方案分析判斷、綜合比較，合理權(quán)衡安全效益、技術(shù)效益和經(jīng)濟效益的關(guān)系，該橋梁拆除施工方案應(yīng)遵循“不中斷交通、不破壞原有路面、不影響行車安全、拆除周期短”的原則制定，并且選擇“安全、高效、實用、環(huán)?！钡牟鸪桨?。在拆除工藝的選擇上，頂推法施工具有不中斷交通的特點，而本橋是等截面單箱雙室的鋼筋混凝土箱梁橋，箱梁較長，總體重量大，也比較適合頂推法施工。頂推法施工在國內(nèi)外等截面箱梁橋的施工中運用較多，主要是在等截面的混凝土箱梁橋、鋼箱梁等架設(shè)中應(yīng)用較多，比如鄭越、田中亞[1]在濟青高速上拆除了一座立交橋，在文獻中敘述了拆橋施工工藝的關(guān)鍵部位，王同[2]在佛開高速上拆除了一座 9 跨連續(xù)箱梁橋，對拆除過程中的導(dǎo)梁進行了受力分析。劉建龍[3]在黑龍江尚志大橋上對鋼箱梁頂推施工技術(shù)進行了設(shè)計和分析。本次拆除的橋梁跨越高速公路，為 4 跨單箱雙室鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，跨徑組合為 13 +20+ 20 + 13 = 66 m，主梁寬度為 1 550 cm，高度為155.5 cm，橋臺為三柱式輕型橋臺，中間橋墩為獨柱式橋墩，橋梁立面圖如圖 1 所示。該橋設(shè)計荷載為：汽-20； 掛-100。地基容許承載力為 280kPa。

平面圖

圖1 全橋立面圖（ 單位： cm）

2 拆除總體方案

本拆除橋梁工程的處在交通流量特別大的高速路上，不允許封閉交通，同時混凝土橋梁自重大，混凝土方量多，而且必須保證在拆除過程中確保交通行車安全，不允許有飛石等出現(xiàn)，因此在保證高速公路正常運營狀態(tài)下，結(jié)合較為先進、高效的吊裝方式、運輸方式和破碎技術(shù)，對主梁的拆除提出頂推拆除方案。在橋臺后在基礎(chǔ)上澆筑頂推滑道及臨時墩，在 13 m 跨、20 m 跨中間均設(shè)置臨時墩，先將主梁頂起將原支座更換成頂推滑動支座，同時在臨時墩上布設(shè)頂推滑動支座，在橋臺布設(shè)連續(xù)液壓千斤頂。通過鋼絞線或精軋螺紋鋼牽引主梁到臺后頂推滑道，采用液壓破碎機（ 啄木鳥） 破碎工具進行破碎拆除，從而實現(xiàn)在不需要封閉交通的情況下，完成整座橋梁的拆除工作。

橋梁在頂推拆除過程中，與頂推法安裝橋梁的工藝區(qū)別并不大，只是將頂推施工的順序逆轉(zhuǎn)過來，在保證受力結(jié)構(gòu)安全的前提下，取消了導(dǎo)梁、預(yù)制臺座等臨時設(shè)施，但是對于拆橋方案，對主梁的受力要求降低，只要求橋梁在施工過程中滿足承載能力極限狀態(tài)，不出現(xiàn)橋梁垮塌，能將主梁順利頂出橋跨范圍即可。其他工藝如滑道、糾偏裝置、臨時墩設(shè)施仍然是拆除方案中必須的結(jié)構(gòu)，按照普通頂推橋梁頂推工藝配置。在方案中，重點需要研究考慮臨時墩的配置、主梁在各施工階段的受力分析及承載能力計算、橋臺在千斤頂水平力作用下的穩(wěn)定分析等幾個方面。

3 臨時墩合理配置方案

根據(jù)橋梁橋跨分布，以及主梁在頂推過程中的承載能力、行車需要的空間，在 4 跨中間增設(shè)臨時墩，變成 6 +7 +10 +10 +10 +10 +10 +7 +6 =66 m的跨徑組合，將中間獨柱式橋墩通過增設(shè)臨時墩改成三柱式橋墩，這樣配置增加了臨時工程的費用，但有效的減小了各個橋墩的支座反力，從而減小了在頂推工程中的水平力，有效的提高了橋墩的受力安全。臨時墩設(shè)置見圖 2。

圖2 臨時墩設(shè)置示意圖

4 主梁頂推施工受力分析研究

頂推拆除連續(xù)梁橋，關(guān)鍵需要計算截面在頂推過程中的彎矩、剪力包絡(luò)圖，并計算各截面的彎矩剪力的承載能力。采用 MIDAS 對結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)頂推建模計算，混凝土采用 C40 模擬，頂推步長為 1 m，不設(shè)置導(dǎo)梁，橫隔板采用集中荷載模擬，橋面鋪裝采用均布荷載模擬，結(jié)構(gòu)計算模型如圖 3 所示。通過計算得到主梁在頂推施工過程中的彎矩和剪力包絡(luò)圖，如圖 4，圖 5 所示。

圖3 計算結(jié)構(gòu)模型圖

圖4 頂推過程主梁彎矩包絡(luò)圖（ 單位： kN.m）

圖5 頂推過程主梁剪力包絡(luò)圖

通過對主梁最薄弱斷面 -13 m 跨跨中斷面的負彎矩抗彎能力計算，抗剪承載能力計算，得到主梁負彎矩彎矩抗力最小為13741.7 kN.m，剪力抗力最小為 18 077.9kN。通過分析研究可以得知，主梁在頂推施工過程中，結(jié)構(gòu)滿足極限承載能力要求。

5 橋墩受力分析研究

頂推施工過程中，橋墩要承受主梁滑動產(chǎn)生的摩擦力，在水平摩擦力作用下，橋墩要求結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定，因此需要對橋墩、橋臺及臨時墩的穩(wěn)定性進行驗算[2]。在頂推施工過程中 4#橋臺、臨 7#橋墩，臨6#橋墩、3#橋墩的穩(wěn)定性最為重要。在起步頂推作業(yè)時各墩反力及承受的水平力如表 1 所示。

對橋臺建立有限元模型進行結(jié)構(gòu)分析，在千斤頂位置設(shè)置水平力 160 t，建立結(jié)構(gòu)模型見圖 6。

圖6 橋臺結(jié)構(gòu)模型圖

施加 160 t水平力作用下，橋臺最大位移為5.504mm，最大拉應(yīng)力為 3.046MPa，出現(xiàn)在橋臺頂部，臺后滑道與橋臺橫梁交接點，應(yīng)力水平較低，滑道與橋臺連接部位配加強鋼筋即可滿足要求。

6更換支座主梁受力分析研究

結(jié)構(gòu)在頂推前需要更換支座，更換支座可以視做頂推安裝橋梁工程中落梁[1]的逆過程，本方案中采用單點頂起更換主梁方法，因此需要驗算頂起主梁 1 cm 時主梁的內(nèi)力。表 2 為主梁頂梁時最大彎矩、剪力及抗力對比表。計算結(jié)果表明，主梁受力在頂升主梁更換支座過程中滿足受力的要求。

7 總結(jié)

跨高速公路等截面鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋的拆除，在不間斷交通的條件下，頂推法是較好的選擇工藝，在頂推拆除施工中，臨時墩的設(shè)置要滿足受力要求和交通要求，并對臨時墩的設(shè)置進行驗算，使主梁在施工過程中保持受力安全。需要對主要承受水平力的橋墩進行驗算，確保橋墩的受力及施工安全。通過對主梁、橋墩的驗算，本橋的頂推施工拆除方案可行，為國內(nèi)同行進行類似項目提供參考。

參考文獻：

[1]鄭越，田中亞. 頂推法在拆橋中的應(yīng)用[J]. 公路，2000（ 02） ：59 - 60.

[2]王同. 北江大橋頂推法拆橋用鋼導(dǎo)梁施工過程有限元分析[J]. 黑龍江科技信息，2013（ 13） ： 183 -184.

[3]劉建龍. 哈爾濱尚志大橋連續(xù)鋼箱梁頂推設(shè)計與施工技術(shù)[J]. 中南公路工程，2005（ 01） ：110一112+129