城市复杂环境条件连续梁拆除时的临时支撑施工技术

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:梁成瑜
[导读] 摘要:在目前桥梁施工中,因施工工况及施工环境的不同,桥梁拆除过程中的临时支撑存在不同状态受力情况,特别是连续梁采用分段切割拆除存在不同工况下,导致连续梁临时支撑装置结构受力状态变化。
        中建八局西南公司  成都  610041
        摘要:在目前桥梁施工中,因施工工况及施工环境的不同,桥梁拆除过程中的临时支撑存在不同状态受力情况,特别是连续梁采用分段切割拆除存在不同工况下,导致连续梁临时支撑装置结构受力状态变化。而目前国内桥梁拆除过程中的施工方法和工艺还不够系统、完善和成熟,也没有统一的标准或规范指导旧桥拆除施工,特别是对连续梁拆除时的临时支撑装置显得尤为重要。其次在城市复杂环境条件下,采用直接用大型机械破碎,或者搭设支架防护、人工凿除、吊车吊运的方式,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、桥梁净高受限等缺点,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,越来越无法满足在城市复杂交通条件环境下保证桥梁顺利拆除。本文以某城市既有连续梁拆除改造项目为例,对既有桥梁拆除时的临时支撑施工技术进行介绍,为以后同类情况的既有桥拆除的临时支撑施工提供参考和指导。
        关键词:  连续梁  临时支撑  复杂环境
        0 引言
        伴随着城市化进程,与之配套的基础设施也在蓬勃发展。在进行城市基础设施的建造和扩能时,常常会出现拆除旧桥重建新桥。目前国内桥梁拆除过程中的施工方法和工艺还不够系统、完善和成熟,也没有统一的标准或规范指导旧桥拆除施工。
        本文结合某城市既有跨高速公路连续梁拆除改造项目为例,从临时支撑体系设计方案确定、构件加工、焊接,临时基础施工、安装,钢立柱安装、连接等方面,介绍城市复杂环境条件下连续梁拆除时的临时支撑装置的施工技术现场运用。
        1 工程概况
        该项目为城市跨高速公路连续梁拆除改造工程,为一联四跨连续箱梁。主桥为四孔不等跨等截面普通钢筋混凝土连续箱梁,桥梁孔径为L=22m+28m+28m+22m,全桥长100米,中墩横向为3根d=1.3m钢筋砼墩柱。旧桥两侧分别新建加宽桥梁,每侧加宽桥桥宽14m,均为单向双车道,并在机动车道两侧各设置5m宽人行道,新桥与旧桥各自独立。
        (见图1)
       
        图1 现状立面图
        2 总体设置方案
        为避免梁体切断后失稳,分别在每个墩柱位置安装8根钢管立柱,支撑于箱梁的腹板下;每侧中间翼缘板下安装4根钢管立柱。立柱采用Φ609×12mm螺旋钢管,分为5m的标准节和0.5m、0.3m、0.2m的调节节,各节段间采用法兰盘连接+M16高强螺栓连接。法兰盘与钢管之间焊接三角形加劲肋板,在工厂加工完成。钢管立柱底部与基础通过预埋地脚螺栓和法兰盘连接,顶部与箱梁腹板间垫20mm厚橡胶垫板+10mm薄钢板塞缝。钢管底部焊三角形钢板,用千斤顶加预顶力,保证与梁底密贴。钢管间用[20a槽钢连接。
        3 施工工艺及安装要点
        3.1工艺流程
        临时支撑体系设计→根据设计参数要求确定加工方案→立柱构件加工、焊接→临时基础施工、安装预埋件→钢立柱安装→立柱纵横向连接→完成临时支撑装置安装。
        3.2安装要点
        (1)临时支撑体系设计,确定构件尺寸大小
        根据梁体切割及架桥机工况设计分为: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,确定在架桥机吊边梁工况出现的最大支腿反力(215t)>中跨梁体(切断后长度26.2m,233.26t)的支点反力(58.32t)。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)和《路桥施工计算手册》(第二版)进行临时支撑结构安全检算,结果如下:
        1)基础采用C30砼,长度为720cm,宽度为620cm,高度为100cm(见下图1-1、1-2),对临时承台进行抗冲切检算,从下表1-1检算结果可以看出,钢管临时承台抗冲切力满足要求。
        表1-1计算分析及检算结果
       
        2)最大支反力为215t,按杠杆法进行支反力分配,单侧钢管柱受到最大轴力为143.3t,最不利情况考虑,选取外径60.9cm,壁厚1.2cm的螺旋钢管支墩(见下图1-1、1-2),计算其强度和稳定性。从下表1-2可以看出,支撑钢管的强度和稳定性满足要求。
        表1-2 支撑钢管检算内容及检算结果
       
       
        图1-1支撑钢管及临时承台横断面图
       
        图1-2支撑钢管及临时承台立面图
        (2)、立柱构件加工及焊接
        立柱采用Φ609×12mm钢管,分为5m的标准节和0.5m、0.3m、0.2m的调节节,各节段间采用法兰盘连接+M16高强螺栓连接。
        底面法兰盘和顶面钢板的尺寸均为0.8m×0.8m,钢管底面焊接20mm厚法兰盘,法兰盘事先在对应M32螺杆位置开孔,开孔直径为40mm,法兰盘与钢管满焊连接,并在法兰盘与钢管之间焊接4块16mm厚三角形加劲肋板(见下图2-1)。钢管底部焊三角形钢板,用千斤顶加预顶力,保证与梁底密贴。钢管顶面满焊连接一块20mm厚钢板,并在四周各焊接一块16mm厚加劲肋。螺旋钢管在加工场统一定尺加工制作,运输至现场安装。
       
        图2-1钢立柱底部法兰盘及螺杆大样图
        (3)临时基础施工、安装预埋件
        临时基础采用C30混凝土,平面尺寸为7.2m×6.2m(见图3-1),厚度为1m,基础上下各设置一层0.15 m×0.15 m间距的Φ16钢筋网片。基础中心与对应位置的桥墩中心重合,基础与旧桥墩身之间不连接,即基础中心预留1.7m×1.7m矩形空间。
        基础底面与旧桥承台顶面齐平,施工前将基础范围内的其他杂物清理干净,并在四周挖排水沟,防止基础范围被雨水等浸泡。待清理至旧桥承台顶面标高后,对基础范围内的地基承载力进行检测,根据受力检算书要求,地基承载力不得低于161KPa,承载力现场检测应在监理的见证下进行,并出具相关的监测报告。当现场地基承载力不足时,应采取换填措施,确保基础范围内地基承载力满足要求。
        由于基础范围部分为旧桥承台,为更好地确保旧桥承台和周围地基整体受力,故在基础底面设置40cm厚的5-10mm碎石垫层,碎石垫层铺设时要求采用小型打夯机分两层进行夯实。然后安装模板,绑扎上下层钢筋网片,并在要求位置准确安装并固定Φ32预埋螺杆,经检查无误后,利用汽车泵浇筑混凝土,振捣棒振捣并洒水养护。
        基础各预埋螺杆位置1m×1m范围内的混凝土顶面必须确保水平,施工时应采用水平靠尺等进行检查,确保施工质量。
       
        图3-1全桥立柱基础平面布置图
        (4)钢立柱安装
        采用汽车吊辅助进行钢管立柱安装,立柱安装到位后,应及时安装螺母并拧紧,法兰盘与基础之间的缝隙事先用薄钢板垫平。钢管立柱顶面与梁体底面之间铺设1块10mm厚橡胶垫块,并利用钢楔顶紧(见图4-1、4-2)
        每个墩位处的钢管立柱安装完成后,在靠高速公路行车道一侧,及时利用彩钢板将钢管立柱侧面进行全封闭。
       
        图4-1钢管立柱纵桥向布置图
       
        图4-2钢管立柱横桥向布置图
        (5)钢立柱纵横向连接
        钢管立柱安装到位后,采用[20a槽钢将相邻钢管立柱纵横向连接为整体(见下图5-1)。
       
        图5-1钢立柱纵横向连接
        4结语
        通过该临时支撑装置的推广运用,能够有效将连续梁通过架桥机分块切割拆除过程中,通过临时钢管柱支撑使之变为简支状态,作为临时立柱代替原桥墩承担梁体荷载,并承担架桥机支腿及下导梁传递的设备自重及吊装荷载。
        同时也解决在城市复杂交通条件环境下连续梁拆除过程中,减少搭设支架场地占用以及占道施工交通疏解压力影响,避免搭设钢便桥影响桥梁净高受限要求,确保桥梁净空高度维持现状不变情况下进行桥梁拆除施工。
        参考文献:
        [1]T/CECS G:M61-01-2019. 公路混凝土桥梁拆除技术规程
        作者简介:梁成瑜 男 1984.9 本科 工程师
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