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1、G3京台高速公路上跨桥拆除设计及验算摘 要:本文结合G3京台高速公路改建工程一座连续刚构上跨桥拆除实际工程，根据相关设计验算，分析制定了安全 有效的拆除方案及施工顺序，为类似工程提供了一些经验。关键词：改建工程；连续刚构；拆除方案；施工顺序1、工程概况本桥为京台G3高速公路上一座支线上跨桥，建于1998年，为12+2x17+12米钢筋混凝土 连续刚构桥，桥墩为薄臂墩，扩大基础，桥台为U台，扩大基础，该桥全长65m，连续箱梁 长58米，和高速公路中心夹角为90度，支线上跨桥桥宽5.5米，单箱双室，梁高0.9米，底 板宽3.0米；因本桥位于京台高速四改八扩建工程实施范围内，考虑原有跨径不能满足扩
2、建后高速公路的宽度，同时原支线上跨交通功能受方兴大道互通建设两侧的村庄集体迁 移，大大减弱，故只拆除，不需进行重建。高速公路上旧桥拆除是一项环境复杂，技术难 度大，施工风险高的工程，但必须确保桥梁拆除安全、文明、经济。因此在设计施工中， 我们就要因地制宜的采用相应的方案，从而使得拆桥既安全又经济。图1桥梁布置图2、设计拆除方案概述高速公路上支线上跨桥拆除的方案和施工顺序需根据桥梁的结构及施工交通组织来 合理确定，本桥上跨京台高速公路，车流量较大，改扩建时需保障原有高速公路的车辆通 行，为了减少对京台（原合安）高速交通安全的影响，结合高速公路扩建交通组织安全实行 半幅封闭施工，半幅通车。先封闭半
3、幅交通，搭设临时支架支撑拆除桥梁的梁体，用拆除 机械进行拆除附属及梁体，沿第二跨中央分隔带位置箱梁横断面方向切割，用拆除装置进 行箱体破除。破除时按支架布设间距逐块逐段凿除。完成后，清理场地，恢复半幅交通。 施工完后交通组织转移到另外半幅，再拆除其余跨径箱梁。完成后，恢复京台高速正常交通。拆除总体原则：安全第一、施工有序、化整为零、结构稳定。3、拆除方案本次拆除采用贝雷片（规格300*150*10，下同）支架。在距中墩中线2.45米、4.42 米、5.83 米、7.8 米、9.2 米、11.18 米、12.58 米、14.55 米处依次架设 A1、B1、C1、 D1、A2、B2、C2、D2支架
4、组；在第一跨中距中墩19.45米、21.47米、22.87米、24.89 米、26.29米处依次架设A3、B3、C3、D1、A4支架组。右幅支架与左幅支架沿中墩对称 设置（见图2、图3）。Bsua tj -二一二二 二.二二_ _ _ _ _ _m三-二二-三-第-跨睥第二跨睥第三跨#墩#台第四跨#台（一）临时支架搭设图9图3右幅1、每组支架内部设置：按横桥向宽3米，顺桥向间距0.3m布设支架。（如图4、 图5、图6所示）。组与组之间间距：第二、四跨为1.5m，第一、三跨为1.0m。图 4 A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2图 5D2、A! B3、C3、DI A4、E1、F1、G1、H1
5、、E2、F2、G2支架顺桥向示意图H2、欧欧 G3. H3、E4支架顺桥向示意图图6支架横桥向示意图2.支架顶铺设15*10cm方木，每排支架采用剪力撑（采用5cm角钢焊接，下同）固定， 再对 A1 与 B1、C1 与 D1、A2 与 B2、C2 与 D2、A3 与 B3、C3 与 D3、E1 与 F1、G1 与 H1、 E2与F2、G2与H2、E3与F3、G3与H3进行顺桥向用剪力撑（采用5cm角钢焊接）将两 两连接成整体。（二）支架基础设置1. 设置于现有沥青路面上的支架，为保护路面以及便于快捷转换交通，采用24#槽 钢代替混凝土扩展基础，使支架均匀受力，保护路面和传递支架反力。2. 位于
6、现有路面以外的支架采用C25条形混凝土扩展基础，厚度30cm，顺桥向1.0m 宽，横桥向4.0m长。4、拆桥方案的设计验算4.1支反力的计算采用桥梁博士 3.0对上部结构进行内力计算。全桥共100个单元，101个节点。图7 1/2桥梁模型4.11第一施工阶段本阶段桥梁未拆除，桥面铺装及护栏重取q=25KN/m，全桥模型如下图4：叶醐偷理渐卿册f伽珂阳野f 1州呷啊野叶怦忡1叩顷图8第一施工阶段结构离散图第一施工阶段各个支点对应支反力如下：第1施工阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平力竖向方弯矩20.03570.0281401.35e+030.01000.03650.069-22. 11.43e
7、+030.087-1181.35e+030.0上表2、100号节点为0、4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩 处支反力。4.1.2 .第二施工阶段本阶段搭设A1、B1、C1、D1贝雷架，并在距中分带1.5m处切缝。图9第二施工阶段结构离散图 第2施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：第2施工阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平力竖向力弯矩20.03580.0280.01.34e+030.01000.03130.0696117130.087-6111.56e+030.0600.03460.0640.02200.0510.00.00.0550.00.00.01 Mr a
8、1 nn 1，ml，a 忻 n I7 JH 册Vi 1 r)上表2、100号下点为0、4号桥台处又反力，28、69、8 /号下点为1、2、 3号桥墩 处支反力。节点51、55、60、64分别代表D1、C1、B1、A1处支架节点，其支反力分别为0、 0、 346KN、 220KN。4.1.3.第三施工阶段本阶段在B1、C1支架中间梁段切缝。图10第三施工阶段结构离散图第3施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：第3施工阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平方竖向力弯矩20.03720. 0280.01.26e+030. 01000.03130. 0696057130. 087-6051.56e+
9、030. 0600.01380. 0640.01350. 0510.00.00. 0550.03560. 0上表2、100号节点为0、4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩 处支反力。节点51、55、60、64分别代表D1、C1、B1、A1处支架节点，其支反力分别为 0、 356、 138KN、 135KN。4.1.4 .第四施工阶段本阶段搭设A2、B2贝雷架，拆除A1、B1支架所支撑的梁，并在D1、A2支架中间梁 段切缝。护密w庠州I上饰t%明俨桐俨f平ffn衙产fwewfw俨武丑件醉附州?图11第四施工阶段结构离散图第4施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：第4施工
10、阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平力竖向力弩矩20.03830.0280.01.15e+030.01000.03130.0695997130.087-5991.56e+030.0510.01370.0550.01370.0420.00.00.0460.01700.0上表2、100号节点为0、4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩 处支反力。节点51、55、42、46分别代表D1、C1、A2、B2处支架节点，其支反力分别为 137KN、 137KN、 0KN、 170KN。4.1.5.第五施工阶段本阶段搭设C2、D2贝雷架，拆除C1、D1支架所支撑的梁，并在B2、C2支架中
11、间梁 段切缝。图12第五施工阶段结构离散图第5施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：第5施工阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平力竖向力弯矩20.04190. 0280.01.03e+030. 01000.03130. 0695927130. 087-5921.56e+030. 0420.01120. 0460.01430. 0330.00. 00. 0370.00. 00. 0上表2、100号节点为0、4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩 处支反力。节点33、37、42、46分别代表D2、C2、A2、B2处支架节点，其支反力分别为 0KN、 0KN、 112KN、
12、143KN。4.1.6 .第六施工阶段本阶段拆除A2、B2支架所支撑的梁，并在距1号墩右侧1.5m处切缝。图13第六施工阶段结构离散图 第6施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：节点号水平方竖向方弯矩20.04160. 0280.0774-90T1000.03130. 0695697120. 087-5691.56e+030. 0330.01400. 0370.01130. 0上表2、100号节点为0、4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩 处支反力。节点33、37分别代表D2、C2处支架节点，其支反力分别为140KN、113KN。4.1.7. 第7施工阶段本阶段搭设A
13、3、B3贝雷架，拆除C2、D2支架所支撑的梁，并在距1号墩左侧1.5m 处切缝。|&7了7ft T 即孔当jW；呷H件Tf 95；jjj部 1 f只 fHf阳f K】图14第七施工阶段结构离散图 第7施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：第7施工阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平力竖向方弩矩20.04100.0280.035759.61000.03120.0695467120.087-5461.56e+030.0190.00.00.0230.04190.0上表2、100号节点为0、4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩 处支反力。节点19、23分别代表B3、A3处支架
14、节点，其支反力分别为0KN、419KN。4.1.8. 第8施工阶段本阶段搭设C3、D3贝雷架，在B3、C3支架中间梁段切缝。图15第八施工阶段结构离散图第8施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：节点号水平方竖向方弯矩20. 02700. 0280. 035759. 61000. 03120. 0695247120. 087-5241.56e+030. 0190. 01380. 0230. 01350. 0110. 00. 00. 014-fan 1 n n 口廿0. 0卜、h n d 口访。M283一 n l nn rn ni0. 0口廿卜、h 1 n n第8施工阶段阶段累计引起的支承反力
15、表 2、100 号节 为 0、4 号桥口 处支反力，一28、69、87一号节 为 1、2 桥墩 处支反力。节点11、14、19、23分别代表D3、C3、B3、A3处支架节点，其支反力分别为 0KN、 283KN、 138KN、 135KN。4.1.9. 第9施工阶段本阶段搭设A4贝雷架，拆除B3、A3支架所支撑的梁，并在D3、A4支架中间梁段切 缝。图16第九施工阶段结构离散图 第9施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：节点号水平力竖向力弯矩20.01270. 0280.035759. 61000.03120. 0695027120. 087-5021.56e+030.0110.01370
16、. 0140.01370. 0上表2氏100号节点为0、4号桥台:处支反力，28、的9、87号节点为1、第9施工阶段阶段累计引起的支承反力2、3号桥墩处支反力。节点11、14、19、23分别代表D3、C3、B3、A3处支架节点，其支反力分别为0KN、 283KN、 138KN、 135KN。4.1.10. 第10施工阶段本阶段拆除第一跨中所剩下的梁段。图17第10施工阶段结构离散图第10施工阶段各个墩柱及支架处所对应支反力如下：第10施工阶段阶段累计引起的支承反力节点号水平方竖向方弯矩280.035759. 61000.03120. 0694977120. 087-4971.56e+030.
17、0上表100号节点为4号桥台处支反力，28、69、87号节点为1、2、3号桥墩处支反 力。经分析：第2施工阶段搭设A1、B1、C1、D1贝雷架，并在距中分带1.5m处切缝时， B1、A1处支架处节点支反力分别为346KN、220KN。第7施工阶段搭设A3、B3贝雷架，拆除C2、D2支架所支撑的梁，并在距1号墩左侧1.5m 处切缝时，节点19、23分别代表B3、A3处支架节点，其支反力分别为0KN、419KN。这 两阶段是整个左幅拆除施工最不利阶段，而右半幅拆除流程跟左半幅对称，故对贝雷架验 算仅对第2和第7施工阶段进行分析。4.2贝雷支架验算采用空间有限元软件midas对第2施工阶段A1、B1
18、支架和第7施工阶段A3、B3支架 进行整体建模分析计算。4.2.1第2施工阶段A1、B1支架的验算1、支架强度验算贝雷支架采用梁单元，支架顶铺方木板采用板单元，整组支架梁单元548个，板单元14个。板顶施加的压力荷载为：q1=346/(3x0.6)=192.2KN/m2q2=220/(3x0.6)=122.2KN/m2, A1、B1 支架模型如图 18 所示。图19 A1、B1支架内力图力)经分析，支架受到最大的轴力为弦杆，第345号单元，其轴力值为N=34.6KN, oa = N/Aj=34.6/(0.1x0.005)= 69200KPa aa=205 MPa(钢材的抗拉、压容许应 故支架强
19、度满足要求。2.整体稳定性验算取前三阶模态进行分析，如下图所示。4.04743e-004O.OOOOOe+OOOMAK : 131MIN : 1妇牛：123 单粒；2.57564e-0042.20769e-0041.47179e-0041.1038Ee-004Mode 2图21第2模态A1、B1支架屈曲分析图Mode022第3模态A1、B1支架屈曲分析图06/03/20112.78717e-0042.43877e-0041.74198e-0041.04E19e-004临界葡球：=1315E+0iIIr 3.83235e-0043.48396e-0043.13556e-004I F 3.4839
20、6e-005L O.OOOOOe+OOC由图可看出，支架最小稳定系数达到8.989，故A1、B1支架稳定性满足要求。4.2.2第7施工阶段A3、B3支架的验算1、支架强度验算贝雷支架采用梁单元，支架顶铺方木板采用板单元，整组支架梁单元548个，板单元14个。板顶施加的压力荷载为：q1=419/(3x0.6)=232.8KN/m2q2=0KN/m2, A3、B3支架模型如图23所示。图24 A3、B3支架内力图经分析，支架受到最大的轴力为弦杆，第345号单元，其轴力值为N=42.0KN, oa = N/A.=42.0/(0.1x0.005)= 84000KPa aa=205 MPa(钢材的抗拉、
21、压容许应力）故支架强度满足要求。2.整体稳定性验算取前三阶模态进行分析，如下图所示。4.22385e-0043.839B6e-0043,455B7e-0043,071B9e-0042.68790e-0042.30392e-0041.91993e-0041.53594e-0041.15196e-0047.67972S-0053,839B6e-0050.00000e-t-000临界希就系数=7.m96E+WIMode 1立件：123日期：06/03/2011图25第1模态A3、B3支架屈曲分析图图26第3模态A3、B3支架屈曲分析图图27第3模态A3、B3支架屈曲分析图由图可看出，支架最小稳定系数
22、达到7.396，故A3、B3支架稳定性满足要求。4.3地基应力验算由以上支架验算可知，最不利情况下单组支架承担反力为 419KN，支架基础砼 标号为C25，宽度方向基础禁边50cm，纵桥向基础禁边20cm。中墩支架基础支撑 面积 A 按 400cm x 100cm 算：a =N/A = 419/ ( 4 x 1.0 )= 104.75 KPaa a=220 KPa(桥位处地基承载力)跨中部分支架直接搭建在京台高速路面上可不考虑地基应力的验算。综上验算，该拆除方案桥墩处支架基础采用(400cm x 120cm )条形砼地基基础满足地 基承载力要求。5、拆桥注意事项支线上跨桥拆除需结合京台高速公路
23、扩建工程施工采用“分段半幅施工”方案，根据 该桥梁的结构特点，以及所处的地理位置和空间，结合拆除安全、质量和工期要求，可以 合理采用大型机械与人工风镐相结合的方法进行施工拆除。按照先上部结构，后下部结构； 先中间跨后两边跨的顺序进行。根据工程要求，尽量缩短时间，避免影响已建高速公路的 通行。施工时需注意以下事项：(1) 拆除老桥的施工顺序为：先桥面和桥面附属结构，然后进行梁板拆除，在梁板拆 除结束后进行桥墩拆除，最后进行基础凿除。(2) 拆除前需做好桥梁周围的交通安全保障措施，根据周边环境及其结构情况，上部 先用人工配合风镐将桥面破除至横桥面板，人工配合机械清理干净，找出板缝位置，用钢 丝绳套
24、住桥面板，用吊车吊装至工程运输车，运离现场。桥面板吊装完成后，清理箱梁上 面的杂物，确保箱梁吊运时没有杂物掉落，用同样的方法将分段拆除的箱梁吊下运走。(3) 拆除箱梁时需注意梁板的横向稳定，根据设计验算结果来安排施工工序，防止梁 体的侧向倾覆和转动，切割梁体和拆除梁体时注意凿除混凝土的碎块和碎钢筋的防护，避 免落入通车的半幅高速上。(4) 施工前需和高速相关管理部门做好协调工作，严格按照相关施工规范要求进行。6、结束语随着高速公路的发展，越来越多的高速公路进行了改扩建，原有高速上不可利用的支 线上跨桥的拆除工程也将不断出现，如何拆除运营高速上的桥梁需要根据工程环境、施工 安全、进度成本等多方综合考虑，同时拆除方案要考虑设计和施工相结合，具有很好的环 境适应性，可操作性及施工过程中的安全性和风险可控性，也将是我们设计人员继续探讨 研究的内容。
