大跨度拱形懸臂混凝土桁架剛構(gòu)橋拆除施工技術(shù)

方彥武，唐永順

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430119）

二十世紀(jì)七八十年代我國(guó)在內(nèi)河上建造了一批大跨度拱形懸臂混凝土桁架剛構(gòu)橋，如丹江大橋（主跨71m）、黃陵磯大橋（主跨90m）等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，目前這些橋梁的設(shè)計(jì)荷載、規(guī)劃車流量已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)行交通需要，且這類結(jié)構(gòu)橋梁出現(xiàn)了許多不用程度的病害，基本已廢棄或只是作為管線的過(guò)河通道使用。根據(jù)現(xiàn)行《中華人民共和國(guó)航道法》《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》等法律法規(guī)及相關(guān)規(guī)劃，這些大跨度拱形懸臂混凝土桁架剛構(gòu)橋凈空尺寸不能滿足要求，對(duì)通航安全構(gòu)成隱患，為解決這個(gè)問(wèn)題，必須對(duì)橋梁進(jìn)行拆除。結(jié)合梁體受力情況、環(huán)境保護(hù)要求，目前主要有移動(dòng)桁車式逆向拆除法、搭設(shè)棧橋拆除法、爆破方案等。

1 拆除方案比選

結(jié)合梁體受力情況、環(huán)境保護(hù)的要求，從使用設(shè)備及原理、方案可實(shí)施性、風(fēng)險(xiǎn)控制、工程造價(jià)及工期等方面比較移動(dòng)桁車式逆向拆除法、搭設(shè)棧橋拆除法、爆破方案的優(yōu)缺點(diǎn)（見表1）。

從表1的分析可見，對(duì)于移動(dòng)桁車式逆向拆除法、搭設(shè)棧橋拆除法、爆破方案等3種拆除方案，在一定工況下搭設(shè)棧橋拆除法有著較大的優(yōu)勢(shì)：施工便捷、投資少、材料可周轉(zhuǎn)利用、拆裝方便等。

2 工程實(shí)例

黃陵磯大橋位于湖北省漢陽(yáng)境黃陵磯鎮(zhèn)附近，跨越湖北省漢南干渠通順河。該橋跨徑布置為7×20m＋53m＋90m＋53m＋2×20m，全長(zhǎng)380.19m。主橋設(shè)3孔，邊孔跨徑53m，中孔跨徑90m，上部構(gòu)造是由2個(gè)T形剛構(gòu)加掛梁組成。T形剛構(gòu)上部為預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂拼裝桁架梁，下部為沉井基礎(chǔ)箱形墩。

該橋自1978年底動(dòng)工，1979年竣工通車。2001年現(xiàn)檀軍公路橋梁通車后，黃陵磯大橋被棄置。因社會(huì)發(fā)展需要，在黃陵磯大橋橋位上游50m新建1座雙向6車道城市橋梁，黃陵磯大橋因凈空尺寸不能滿足通航要求，對(duì)通航安全構(gòu)成隱患，行政審批單位在新橋建設(shè)批復(fù)時(shí)要求同步實(shí)施黃陵磯大橋拆除。

2.1 主橋設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1.1 基本資料

中孔跨徑為90m（墩中至墩中）；橋面寬度：凈寬7m+2×0.75m人行道；設(shè)計(jì)荷載：汽車一20級(jí)，掛車一100；通航等級(jí)為四級(jí)航道；掛梁跨16m。

2.1.2 結(jié)構(gòu)形式

1）結(jié)構(gòu)尺寸 桁架片數(shù)為2片；桁架梁懸臂長(zhǎng)度34.2m；桁架片橫橋向中距5.8m；懸臂桁架片根部全高9.05m，端部全高1.30m；軸線矢距7.5m，為1/12跨徑長(zhǎng)度；上弦桿斷面尺寸為等截面120cm×70cm；下弦桿斷面尺寸：等寬變高，寬120cm，高度由60cm減至24cm，斜桿及豎桿橫橋向?qū)挾染鶠?0cm，順橋向?qū)挾扔?25，30，40，50cm 等尺寸（見圖1～3）。

2）結(jié)構(gòu)材料 主桁塊件為C48預(yù)應(yīng)力混凝土，橋面行車道板為C38預(yù)應(yīng)力混凝土，掛梁為C28鋼筋混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼絲為05高強(qiáng)碳素鋼絲，極限強(qiáng)度為15 000kg/cm2；一般結(jié)構(gòu)鋼筋。

圖1 主橋構(gòu)造

3）結(jié)構(gòu)組成 懸臂主桁架在橫橋向由2片桁架片組成，其上擱置C48預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心橋面板，橋面板橫橋向留有預(yù)應(yīng)力束管道，每隔2.5m橋長(zhǎng)設(shè)置1道，管道中穿1束12φ5mm鋼絲束，將橋面板與上弦桿錨固成整體。在2桁架片各節(jié)點(diǎn)間橫橋向設(shè)有普通鋼筋混凝土剪刀撐。主桁架為斜壓桿式，上弦桿和豎桿為拉桿，均設(shè)預(yù)應(yīng)力束。下弦桿和斜桿為壓桿，采用普通鋼筋混凝土。上弦桿截面形狀為凹形，在凹形明槽內(nèi)布設(shè)預(yù)應(yīng)力束，每節(jié)端部均有長(zhǎng)度為1m的實(shí)腹段，且預(yù)留有孔道，預(yù)應(yīng)力鋼絲束從中穿過(guò)，并在實(shí)腹段端部張拉錨固。各節(jié)間通過(guò)上弦桿的預(yù)應(yīng)力束均為24φ5mm高強(qiáng)鋼絲束，懸臂拼裝時(shí)，逐節(jié)張拉錨固。豎桿頂預(yù)應(yīng)力束為12φ5mm高強(qiáng)鋼絲，每一豎桿設(shè)2束，在預(yù)制場(chǎng)張拉臺(tái)平臥張拉后錨固。

4）塊件劃分 懸臂總長(zhǎng)34.2m，分7個(gè)節(jié)間。靠近根部為第1節(jié)間，這個(gè)節(jié)間由1根單獨(dú)的上弦桿和另1個(gè)斜桿與下弦桿組成的三角形塊件，兩者分別起吊就位后用濕接頭拼裝而成。其余各節(jié)間，以起吊能力40t控制設(shè)計(jì)，劃分為4個(gè)拼裝塊件，即第2節(jié)間為2號(hào)塊件，第3節(jié)間為3號(hào)塊件，第4、5階間為4號(hào)塊件，第6、7兩節(jié)間（包括牛腿端）合供為6號(hào)塊件。

圖2 主橋桁架根部截面（單位：cm）

圖3 主橋掛梁截面（單位：cm）

圖4 鋼棧橋標(biāo)準(zhǔn)斷面

圖5 原桁架斷面

2.2 拆除方案

選擇枯水期施工，將施工便道修筑在平行于橋梁的上游，距離橋梁2.5m處，行經(jīng)水域區(qū)采取鋼棧橋銜接，便道全長(zhǎng)250m，鋼棧橋全長(zhǎng)80m。采用80t履帶式起重機(jī)，使用平板車轉(zhuǎn)運(yùn)，按新建分塊方式及施工順序逆向拆除。

鋼棧橋樁基礎(chǔ)均采用φ630mm×12mm鋼管樁，橫向樁間距6m，縱向樁間距根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告及驗(yàn)算，確定鋼管樁入土深度。棧橋共計(jì)3聯(lián)，每聯(lián)2～3跨，每跨9m（見圖4，5）。

T構(gòu)切割分塊方案、拆除步驟及吊點(diǎn)布置如表2所示。

2.3 拆除過(guò)程主橋受力分析

采用Midas-civil進(jìn)行驗(yàn)算，T構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，具體建立模型如圖6所示，T構(gòu)主要受力構(gòu)件為上弦桿，結(jié)構(gòu)驗(yàn)算中僅統(tǒng)計(jì)上弦桿應(yīng)力情況，經(jīng)整體建模計(jì)算，拆除過(guò)程主要構(gòu)件剛度、強(qiáng)度均能滿足規(guī)范要求。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)采用搭設(shè)鋼棧橋拆除舊橋，全部懸臂混凝土桁架梁變形均控制在允許誤差內(nèi)，安全風(fēng)險(xiǎn)完全可控，拆除十分便捷，取得預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語(yǔ)

大跨度拱形懸臂混凝土桁架剛構(gòu)橋選取搭設(shè)棧橋拆除施工技術(shù)是一種在一定工況下工作強(qiáng)度低、施工周期短的施工技術(shù)。其方法簡(jiǎn)單實(shí)用，且對(duì)桁架剛構(gòu)橋施工普遍適用。與國(guó)內(nèi)部分工程應(yīng)用的爆破施工技術(shù)相比，該技術(shù)對(duì)周邊環(huán)境影響小、環(huán)保節(jié)能、工效高、適用性強(qiáng)、簡(jiǎn)便易行。該技術(shù)不僅降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也有效降低了成本、縮短了施工周期。

表2 黃陵磯大橋主橋拆除方案步驟

續(xù)表2-1

續(xù)表2-2

圖6 T構(gòu)模型