1、武汉二航路桥特种工程有限责任公司李少芳2009年11月 钢管混凝土拱桥缆索吊装拆除技术 目录 1概述2拆除原则及主要施工步骤3拆除施工重点和难点4架设缆索吊系统5拱圈荷载解除6扣索系统设置7主拱肋拆除 1概述 钢管混凝土拱桥为20世纪90年代发展起来的一种新型拱桥技术 该桥型充分发挥出了钢管和混凝土的力学特性 由于其承载力高 跨越能力强 抗震性能好 施工方便而得到迅速发展 目前 国内钢管混凝土拱桥拆除的案例非常少 这里结合重庆武隆跨乌江一座中承式集束钢管混凝土拱桥的拆除实践 介绍缆索吊装斜拉扣挂法拆除钢管混凝土拱桥施工技术 返回 武隆乌江二桥工程概述武隆县峡门口乌江二桥为主跨140米的集束钢管
2、混凝土提篮拱桥主孔矢跨比1 4 设计荷载为汽 20 挂 100 人群3 5kn m2 桥面净宽为净13m人行道 上部结构为中承式集束钢管砼提篮拱 桥面无纵坡 拱肋内倾13 97 每个拱肋由五根钢管集束而成 中间钢管为 290 1400mm 6mm 变直径管 外层四根钢管为 700 8mm等直径管 返回 钢管接触处通过8mm厚窄条钢板焊连 在吊杆位置设置钢板环箍 两拱肋间共设置七道钢管横撑 靠拱脚两道横撑为2 1200 6mm钢管 靠L 4横撑为2 1000 6mm钢管 拱顶横撑为2 900 6mm钢管 拱肋及横撑管内皆充灌C40砼 通过设置吊杆横梁及拱上斜腿刚构来支撑桥面纵梁 该桥于1996年
3、建成通车 由于该桥出现了较严重的病害情况 且日益加剧 鉴于加固风险较大 业主决定拆除旧桥并在原址修建新桥 新桥结构型式主跨140米的上承式钢筋混凝土箱形拱桥 气候状况桥位区位于 U 型峡谷口 常年伴有5 6级大风 每月的有效施工时间不到20天 气候条件比较恶劣 重庆地区常年雨水较多 给施工均带来了较大困难 2拆除原则及主要施工步骤 科学原则 制定合理的拆除方案 选择合理的拆除工艺和方式 一般来说 旧桥只有在结构和功能上同时不满足使用要求时才考虑拆除 桥梁拆除第一遵守的应是结构受力上的安全 先拆非受力构件 再拆主要受力构件 化整为零 一般科学 安全的拆除步骤是遵循原施工逆序倒着拆除 并根据具体的
4、拆除施工方法合理调整 主要和桥梁分解方式 桥梁吊装方式 运输方式 同时还应重点考虑周边环境因素 包括水陆交通 行车行人 环境保护等 返回 桥梁结构复杂多样 受力形式各有不同 拆除的方法和步骤很难一概而论 但应把握好一些基本的原则 谨慎原则 桥梁拆除应有过程的施工控制 拆除方式宜选择安全的方式 首先选择静力切割的方式 安全原则 拆除的桥梁多为有缺陷的结构物甚至危桥 很难做到完全消除施工风险 在做好全面安全控制的同时 还应从最坏处打算 制定完备的安全应急预案和应急机制 返回 2拆除原则及主要施工步骤 2旧桥拆除主要施工步骤 第一步架设缆索吊装系统第二步解除拱肋荷载 包括拆除桥面系的混凝土 梁 板
5、拆除横梁吊杆 拆除拱上斜退钢构等第三步挂设张拉扣索系统第四步拆除主拱肋 返回 按照以上拆桥原则 经过多次方案比较论证 最终决定采用斜拉挂扣缆索吊装工艺拆除武隆乌江二桥 主要步骤为 3旧桥拆除施工重点和难点 缆索吊系统及扣索系统是主拱肋拆除的关键 必须合理布设 详细验算 精心组织施工 确保施工安全 如何安全顺利拆除重达2200多吨主拱肋 主拱肋拆除的安全风险 技术难度 施工难度均很大 拱顶打开时 每岸扣索拉力大总计近1000吨 如何打开拱圈 完成结构的体系转换 都是施工和控制的关键 拱肋节段吊重大 要求缆索吊吊装重量大达100吨 双主索同时吊装时 如何平稳拆除吊装各拱圈节段 是安全控制的重点 返
6、回 4架设缆索吊系统 返回 26m 54m 221m 缆索吊设双主索 每组主索最大吊装50t 两组同时吊装最大吊重100t 南岸主塔架拼装 拼装好的南岸主塔架 地锚开挖工作量大 1000多方土方 4000多方石方 全部人工开挖 地锚开挖期间恰逢雨季 多次塌方 清理塌方量1000多方 地锚开挖 塔架高52米 万能杆件及螺栓重近500吨 原设计仅280吨 拼装工作量大 穿布承重主缆索 已收紧的主索 收索过程中 未收紧的主索 采用缆索吊对称均衡拆除桥面系及吊杆 横梁等 5拱圈荷载解除 横梁拆除吊装中 返回 拱肋荷载解除后 裸拱状态 6扣索系统设置 旧桥主拱圈拆除时共设置16道前扣索和16道后扣索 前
7、后扣索对应布置 前扣索从塔架牵出并扣挂在拱肋相应扣点位置上 后扣索连接塔架和地锚 前后扣索之间通过型钢传递水平力 扣索采用 15 24钢绞线 16组扣索 每组由12 15根钢绞线组成 安全系数均大于3 0 16道前扣索 每个拱肋设8道 分两岸对称布置 主拱圈拆除前 需挂设12组扣索 在拱顶打开前增设4组扣索 后扣索挂设张拉对应于前扣索进行 以保证塔顶位移不超过 3cm为原则进行控制和调整 返回 扣索挂设中 已收紧的扣索 正在挂设的扣索 每组扣索12 15根 15 2钢绞线 逐根收紧扣索并张拉至初张力 挂设并张拉前12组扣索 拱圈打开前 增加4组扣索并再次张拉扣索系统 7主拱肋拆除 7 1主拱肋
8、拆除分环分段7 2主拱圈拆除施工步骤7 3上 中环拱肋拆除7 4拱顶打开7 5下环拱肋拆除 返回 7 1主拱肋拆除分环分段 主拱肋拆除采用斜拉挂扣缆索吊装的施工工艺 分环分段进行 向上 拱圈分环示意图 下环拆除分段示意图 向上 7 2主拱圈拆除施工步骤 第一步 拆除上环两根 700钢管混凝土 第二步 再拆除拱顶部分中环变直径钢管混凝土 第三步 体系转换 在拱顶处 同时切割打开上下游拱肋 第四步 最后分段对称拆除下环拱肋及7根横撑 向上 下环拆除施工工艺流程 施工准备 增加4根扣索 增加侧向缆风 张拉扣索 增加施工平台 安全防护措施 打开拱顶 焊拱顶支撑型钢 监控安装监控设施并初读数 根据监控指
9、令调整扣索 切割拱顶支撑型钢 后续节段拆除 旧桥拆除完工 监控单位实时监控 向上 7 3拆除上 中环拱肋 向上 5m 16 5m 已拆下节段 18小节 重约210吨 拱圈钢管由4根变5根 该段长2米 打开后无法拆下 经监控同意留到下环一起拆除 向上 缆索吊装拆除上环拱肋 吊装进行中 向上 上环拱肋吊装拆除中 向上 上环拆除从拱顶向下对称进行 直到到第 根横撑处 向上 拆除过程 切割下来的拱圈 上环2根钢管一起拆下 拱顶切割情形 第一段部分拆除 向上 向上 原焊缝裂缝 侧面连接钢板 旧桥的侧面连接缀板 焊缝开裂出现裂缝 向上 上环钢管接头处焊缝开裂 在单拱底部钢管接头处焊缝开裂 向上 焊缝质量差
10、 存在虚焊和空洞 拆除过程中开裂 上环底部钢管接头处焊缝存在虚汗和空洞拆除过程中开裂 上环与下环连接缀板焊缝开裂 向上 混凝土开裂 钢板割开后 上下游的上环混凝土均出现横向裂缝 向上 7 4拱顶打开 施工准备增加侧向缆风增设施工平台增设4组扣索调整扣索索力至设计值 使拱顶理论内力为零或接近于零 小于1吨 焊接拱顶支撑型钢 向上 增加侧向缆风绳 向上 平台图 向上 增加4组扣索 焊接拱顶支撑槽钢 向上 打开拱顶在拱顶横撑江北侧2米处 切割拱圈钢板并凿出切割口处混凝土 根据拱顶槽钢传感器应力变化调整扣索力值 使拱顶内力接近于0 而槽钢处于0应力状态 切割槽钢打开拱顶 向上 向上 播放 7 5下环拱
11、肋的分段拆除 一 下环拱管的拆除 向上 拱顶段拆除吊装过程 向上 向上 向上 向上 向上 武隆乌江二桥旧桥旧桥拱肋拆除过程中 拆除吊重100吨 向上 向上 向上 向上 两拱肋间的临时联系 二 横撑的拆除 向上 武隆乌江二桥 新桥拱肋采用7段吊装 单肋合拢 正进行首肋拱箱吊装 三 新桥拱肋吊装 向上 武隆乌江二桥 新桥单肋合拢吊装合拢段 向上 武隆乌江二桥 新桥全部拱圈合拢 向上 乌江二桥为跨径140米钢管砼提蓝 拱桥拱肋最小高度1 4米宽度仅1 4米 单肋横向稳定性差 需双肋同时拆除 桥面结构拆除后 拱肋重量也达2200多吨 下环拱肋及肋间横撑重量接近1700T 在下环拱顶打开后 拱肋的重量将全部由塔架支撑 从而使塔架和锚锭受很大的作用力 施工过程中 应全程跟踪施工过程中各阶段 确保安全 7 6施工监测 向上 谢谢
