摘要:随着我国交通事业的不断发展,以及目前超载现场的严重,部分跨河、跨江桥梁已出现不同损坏,成为危桥,既不满足目前交通量的增长,也给交通安全带来了隐患,需要进行拆除重建。本文以广清高速流溪河大桥为研究对象,从不同的工况对T型悬臂箱梁在拆除过程中的结构应力状态进行分析,为类似工程施工提供借鉴。
关键词:悬臂箱梁 拆除 结构分析
1 工程概况
广清高速流溪河大桥为左右分离式桥梁,本文仅以右幅主桥拆除进行阐述。流溪河大桥主桥为带挂梁的预应力混凝土T型刚构,其中T构悬臂由预制的暗管箱形梁段用预应力钢绞线悬拼而成,箱梁中心高度从0号块4.8m呈二次抛物线变化到11号块1.8m;顶板宽度13.45m,底板宽度为11.16m;共23各梁段。梁段与梁段间采用环氧树脂胶接。挂梁为25m预应力混凝土T梁,单边7片挂梁。如***1所示。
2 拆除方案简介
主桥上部结构采用2台50m架桥机联体对称进行拆除,架桥机前支架位于0号块上,距中心1.5m,后支架位于引桥空心板上,距过渡墩盖梁中心2.5m,前后支架中心距离为53.5m。
主桥拆除顺序:架桥机按照设计要求拼装完成后,首先将T梁拆除,再进行T构11号块至1号块的拆除主桥T构拆除原则上按照原设计将T构箱梁分为两侧各11块,梁段与梁段之间的分体,主要采用机械切割方式。挂梁采用分片切割,逐片吊装的方式进行拆除。
3 结构计算分析
3.1挂梁拆除计算
挂梁拆除过程中假定两边T梁不对称拆除,不对称拆除按2片T梁考虑。根据拆除顺序分为以下3个工况:
工况1:横桥向从中梁开始拆除,不对称拆除2片中梁,其余挂梁仍未拆除;
工况2:横桥向从边梁开始拆除,不对称拆除1片中梁和一片边梁,其余挂梁仍未拆除;
工况3:横桥向从边梁开始拆除,不对称拆除1片中梁和一片边梁,其余挂梁均已拆除。
从主梁、桥墩截面内力计算结果及各工况下主梁截面应力计算结果可知,箱梁及桥墩在拆除挂梁过程中承载能力满足规范要求,箱梁截面在拆除挂梁过程中上下缘均基本处于压应力状态,且截面上、下缘最大压应力均满足规范规定的施工阶段压应力小于0.75=26.25MPa的要求。
3.2悬臂箱梁拆除结构分析
(1)预应力管道压浆密实情况。
T构拆除过程中假定箱梁不对称拆除(对称拆除亦包含在内),不对称拆除按相差一个梁段考虑。计算时先按结构实际尺寸按建桥顺序建立模型,模拟箱梁从建成到现在的预应力损失,预应力锚头截断后按管道压浆密实考虑,拆除的预应力按现永存应力施加在模型上,不再考虑各项预应力损失,主要考察箱梁截面下缘拉应力是否超限。根据拆除顺序分为以下11个工况。
工况1:拆除左侧11号块,11号块预应力不拆除;工况2:拆除左侧10号块及右侧11号块,10号块预应力不拆除,11号块预应力拆除;工况3:拆除左侧9号块及右侧10号块,9号块预应力不拆除,10号块预应力拆除;工况4:拆除左侧8号块及右侧9号块,8号块预应力不拆除,9号块预应力拆除;工况5:拆除左侧7号块及右侧8号块,7号块预应力不拆除,8号块预应力拆除;工况6:拆除左侧6号块及右侧7号块,6号块预应力不拆除,7号块预应力拆除;工况7:拆除左侧5号块及右侧6号块,5号块预应力不拆除,6号块预应力拆除;工况8:拆除左侧4号块及右侧5号块,4号块预应力不拆除,5号块预应力拆除;工况9:拆除左侧3号块及右侧4号块,3号块预应力不拆除,4号块预应力拆除;工况10:拆除左侧2号块及右侧3号块,2号块预应力不拆除,3号块预应力拆除;工况11:拆除左侧1号块及右侧2号块,1号块预应力不拆除,2号块预应力拆除。
计算结果:
工况1最大,工况11最小;如以表1所示。
工况1最小、工况11最大,如下表2所示。
从上面计算结果可看出,箱梁及桥墩在拆除T构过程中承载能力满足规范要求,箱梁截面在拆除节段过程中上缘最大压应力均满足规范规定的施工阶段压应力小于0.75=26.25MPa的要求,下缘拉应力满足规范规定的施工阶段拉应力小于0.70=2.10MPa的要求。
(2)预应力管道压浆不密实情况。
T构拆除过程中假定箱梁不对称拆除(对称拆除亦包含在内),不对称拆除按相差一个梁段考虑。计算时先按结构实际尺寸按建桥顺序建立模型,模拟箱梁从建成到现在的预应力损失,预应力锚头截断后按管道压浆不密实考虑,截断的预应力按拆除考虑,不再考虑拆除预应力的效应,主要考察箱梁截面上缘压应力是否超限。根据拆除顺序分为以下11个工况,计算模型如下***2所示。
工况1:拆除左侧牛腿段11号块,11号块应力拆除;工况2:拆除左侧10号块及右侧牛腿段11号块,10号块预应力拆除;工况3:拆除左侧9号块及右侧10号块,9号块预应力拆除;工况4:拆除左侧8号块及右侧9号块,8号块预应力拆除;工况5:拆除左侧7号块及右侧8号块,7号块预应力拆除;工况6:拆除左侧6号块及右侧7号块,6号块预应力拆除;工况7:拆除左侧5号块及右侧6号块,5号块预应力拆除;工况8:拆除左侧4号块及右侧5号块,4号块预应力拆除;工况9:拆除左侧3号块及右侧4号块,3号块预应力拆除;工况10:拆除左侧2号块及右侧3号块,2号块预应力拆除;工况11:拆除左侧1号块及右侧2号块,1号块预应力拆除。
计算结果:工况1最大,工况11最小;如下表3所示。
从上面计算结果可看出,箱梁及桥墩在拆除T构过程中承载能力满足规范要求,箱梁截面在拆除节段过程中上缘最大压应力均满足规范规定的施工阶段压应力小于0.75=26.25MPa的要求,下缘拉应力满足规范规定的施工阶段拉应力小于0.70=2.10MPa的要求。
4 结语
根据前面计算分析结果,T构箱梁、桥墩在拆桥过程中承载能力满足要求。在考虑锚头截断后预应力传力锚固良好的情况下,箱梁节段拆除过程中截面下缘将出现一定的拉应力;在考虑锚头截断后预应力传力锚固不好的情况下,箱梁截面基本处于受压状态,受力满足要求。施工中,建议T构箱梁节段拆除时先切割边腹板,再切割中腹板,最后切割底板及顶板。
参考文献:
[1]公路桥涵设计通用规范(JTJ 021-89)
[2]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85)
[3]公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)
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