饒 陽(yáng)

上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司 上海 200002

連續(xù)曲線梁橋具有異形截面、易失穩(wěn)、偏心大等顯著特點(diǎn)，同時(shí)受周邊復(fù)雜敏感環(huán)境限制，現(xiàn)有拆橋工藝無(wú)可借鑒選項(xiàng)。

上海北橫通道北虹路立交工程WS匝道拆除工程項(xiàng)目通過(guò)邊界條件確立、數(shù)字化建模分析、合理化單元?jiǎng)澐?、?dòng)態(tài)化環(huán)境監(jiān)控等手段[1-3]，探尋出一種安全快捷高效的拆橋方法，既完成了城市中心城大跨徑連續(xù)曲線匝道梁橋的安全拆除，又實(shí)現(xiàn)了與周邊環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

1 工程實(shí)例

上海北橫通道北虹路立交工程是上海市東西大通道北橫通道的西端起點(diǎn)，通過(guò)新建及改建相結(jié)合的方式，形成中環(huán)、北翟路和北橫通道四向全互通立交。其中，西南象限WS匝道采用先拆后建的方案（圖1）。

圖1 北虹路立交示意

既有WS匝道為北翟路接入中環(huán)線內(nèi)圈西向南匝道，其西鄰申亞在建工地，北起北翟路高架，向南跨越蒲松北路、新涇港及現(xiàn)狀人非橋，東向接入中環(huán)。WS匝道上部結(jié)構(gòu)為三聯(lián)九跨變截面連續(xù)鋼箱梁形式，總長(zhǎng)385 m，梁寬8.70～9.62 m，梁高1.80～3.75 m。WS匝道平面如圖2所示，鋼梁參數(shù)如表1所示。

表1 WS匝道鋼梁參數(shù)

圖2 WS匝道平面及典型斷面示意

2 周邊環(huán)境

工程地處鬧市區(qū)，立體交通流量大，周邊建（構(gòu)）筑物密集，包括申亞地下室、新涇港駁岸、中環(huán)高架、現(xiàn)狀人非橋等，周邊河流為新涇港，周邊市政管線密布，包括燃?xì)?、上水、雨水、污水以及高壓電力，施工條件異常復(fù)雜、技術(shù)難度大、安全文明要求高。

3 工程難、特點(diǎn)

既有WS匝道拆除面臨施工空間狹小、工期緊迫、保護(hù)要求高等難、特點(diǎn)。

1）WS匝道為連續(xù)曲線鋼箱梁，曲率半徑小，拆除時(shí)結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)傾覆等風(fēng)險(xiǎn)，合理的拆橋技術(shù)路線是關(guān)鍵。

2）施工機(jī)械受申亞在建地下室、新涇港駁岸、地下燃?xì)?、電力等市政管線限制，吊裝站位苛刻，吊裝難度大，并需采取針對(duì)性管線保護(hù)監(jiān)測(cè)措施。

3）匝道上跨新涇港、人非橋等河流及障礙物，臨時(shí)支架無(wú)法設(shè)置，無(wú)法采用常規(guī)支架法進(jìn)行拆除。

4）WS匝道與中環(huán)線最小凈距僅5.0 m，凈空4.5 m，第3聯(lián)拆除期間需利用凌晨0：00～5：00僅5 h，封閉天山西路下匝道并完成拆橋作業(yè)，對(duì)交通組織及施工組織均提出了高要求。

5）WS匝道為連接虹橋商務(wù)區(qū)及中環(huán)的重要通道，交通功能顯著，為早日還路于民，拆除重建周期為1 a，拆除時(shí)間僅2個(gè)月，施工工期相當(dāng)緊迫。

4 拆橋技術(shù)路線

針對(duì)WS匝道連續(xù)曲線半徑小、施工空間狹窄、支架設(shè)置困難、交通流量大等因素，綜合比選采用懸臂退拆法拆除方案，此方案具有交通不中斷、支架少投入、施工周期短、周邊環(huán)境影響小等顯著優(yōu)勢(shì)。

按照先拆除兩側(cè)挑臂單元，再拆除中間箱體單元的順序進(jìn)行。

1）拆橋前先進(jìn)行拆除過(guò)程中箱梁自身穩(wěn)定性及應(yīng)力安全性分析，并根據(jù)吊裝工況及運(yùn)輸條件確定合理的拆除單元。

2）對(duì)鋼箱梁支座臨時(shí)鎖定，先拆除匝道兩側(cè)挑臂，采用汽車吊立于橋面或地面逐塊拆除，拆除順序?yàn)橄炔鹜饣?，再拆?nèi)弧，對(duì)稱拆除。

3）挑臂拆除后，箱體根據(jù)分段，按照先拆除中跨合龍段再依次后退拆除邊跨節(jié)段的順序拆除。

4）中跨合龍段采用履帶吊或者雙機(jī)抬吊拆除，其他節(jié)段吊機(jī)依次退拆拆除。

5 拆橋安全性分析

5.1 穩(wěn)定性分析

曲線箱梁在拆除過(guò)程中，是由整體連續(xù)結(jié)構(gòu)變?yōu)楹?jiǎn)支懸臂結(jié)構(gòu)的過(guò)程，采用Midas Civil有限元軟件對(duì)箱梁自身抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行分析（圖3）。

圖3 WS匝道有限元分析模型

經(jīng)分析，匝道拆除過(guò)程中，各墩號(hào)支座均未出現(xiàn)拉力，一直承受壓力。其中WS0～WS6為曲線梁段，拆除翼板過(guò)程中該曲線段的受力相對(duì)不利。在拆除進(jìn)行至第一聯(lián)近跨中位置的內(nèi)側(cè)翼板時(shí)支座處的受力偏距最大，最大偏距為65.4 cm，偏心朝橋弧線外側(cè)。因橋墩上兩個(gè)橫向支座與橋中線的間距均為1 m，支座受力偏距均在1 m以內(nèi)，且整個(gè)施工過(guò)程中支座均未出現(xiàn)拉力，所以拆除過(guò)程中匝道不會(huì)發(fā)生傾覆。

5.2 變形應(yīng)力分析

在抗傾覆通過(guò)驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步分析拆除過(guò)程中箱梁的變形及應(yīng)力，防止應(yīng)力超標(biāo)，影響鋼結(jié)構(gòu)自身安全，防止變形超標(biāo)影響作業(yè)人員安全。

箱體拆除采用先切割頂板＋底板，最后再切割腹板完成拆除的施工方案。切割頂板＋底板后，WS2～WS3跨箱梁跨中向下最大撓度為14.6 mm；切口處出現(xiàn)最大應(yīng)力，且最大壓應(yīng)力為108.5 MPa，最大拉應(yīng)力為89.4 MPa（圖4）。參考GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，Q345鋼材抗拉、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取310 MPa。因此，整個(gè)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力及變形均滿足規(guī)范安全要求。

圖4 WS匝道變形應(yīng)力分析

6 拆橋關(guān)鍵技術(shù)

6.1 拆橋順序及步驟

1）拆除順序自上而下：支座臨時(shí)鎖定→橋面系拆除→兩側(cè)挑臂單元拆除→中間箱體單元拆除。

2）拆除步驟：即橋梁安裝的逆過(guò)程，自中跨向兩側(cè)邊跨依次退拆（圖5）。

圖5 WS匝道立面

6.2 支座臨時(shí)鎖定

為避免拆橋過(guò)程中鋼梁出現(xiàn)滑動(dòng)、位移，拆除前需將中墩位置滑動(dòng)支座臨時(shí)鎖定（圖6）。

圖6 WS匝道支座臨時(shí)鎖定

臨時(shí)鎖定采用雙榀[20a型鋼抱箍，上部與鋼梁焊接，下部卡在墊石四角上，四周用型鋼連接形成環(huán)抱框架。

6.3 拆除單元?jiǎng)澐?/h3>

WS匝道鋼箱梁拆除前，需進(jìn)行合理的單元?jiǎng)澐?，拆除單元須滿足吊裝工況及構(gòu)件運(yùn)輸尺寸要求，劃分原則：由橋面拆除的挑臂單元長(zhǎng)度不超過(guò)4 m，由地面拆除挑臂單元長(zhǎng)度不超過(guò)10 m；箱體單元寬度不超過(guò)5 m；鋼箱梁最大拆除節(jié)段長(zhǎng)度45 m（跨新涇港），地面分解后外運(yùn)出場(chǎng)，天山西路拆除節(jié)段最長(zhǎng)25 m，現(xiàn)場(chǎng)橋位拆除后，直接運(yùn)輸出場(chǎng)（圖7）。

圖7 WS匝道拆除單元?jiǎng)澐?/p>

6.4 單元重心及吊點(diǎn)

針對(duì)每一個(gè)拆除單元，采用專用軟件分析計(jì)算重心，明確吊點(diǎn)設(shè)置位置。

挑臂拆除設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，無(wú)需另行焊接吊耳，直接在挑臂加勁板上開孔安裝卸扣鋼絲繩即可。

箱梁拆除的每個(gè)節(jié)段設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，吊耳不另行制作及焊接，采用箱體腹板開孔并補(bǔ)強(qiáng)焊接鋼板的方案，保證滿足抗剪、抗拉要求，同時(shí)盡量利用自身箱體結(jié)構(gòu)，確保經(jīng)濟(jì)性和安全性（圖8）。

圖8 箱體吊點(diǎn)及吊耳形式

6.5 單元切割順序

拆除單元須確定合理的切割順序，以確保施工作業(yè)安全性并兼顧人員操作便利性。

1）挑臂切割順序：挑臂拆除時(shí)先切割下部加勁板，再橫橋向切割頂板，順橋向頂板最后由吊機(jī)拎切（圖9）。

圖9 挑臂切割順序

2）箱體切割順序：箱體遵循先切割底板，再切割頂板，最后由500 t履帶吊拎住待拆除箱體后，對(duì)稱切割兩側(cè)腹板（圖10）。

圖10 箱體切割順序

6.6 挑臂拆除

兩側(cè)挑臂在WS匝道封交后，采用1臺(tái)20 t汽車吊立于橋面（靠近天山西路下匝道）和1臺(tái)100 t汽車吊立于地面逐段后退法拆除。

挑臂拆除嚴(yán)格按照先拆外弧，再拆內(nèi)弧，依次對(duì)稱拆除。挑臂拆除采用移動(dòng)式操作平臺(tái)，底板設(shè)置滾輪，橋面自由移動(dòng)操作（圖11）。

圖11 挑臂拆除移動(dòng)式操作平臺(tái)

6.7 箱體拆除

1）跨越新涇港4跨連續(xù)梁，跨越新涇港的跨徑達(dá)59 m，新涇港水中無(wú)法設(shè)墩，采用懸臂退拆法拆除，500 t履帶吊立于新涇港東岸先行拆除大跨合龍段（長(zhǎng)約45 m），將4跨連續(xù)梁改為2跨簡(jiǎn)支懸臂梁，然后西岸采用1臺(tái)250 t履帶吊，東岸繼續(xù)采用500 t履帶吊依次采用退拆法拆除。

2）跨越FEI人非橋、平行中環(huán)天山西路下匝道，為3跨連續(xù)梁，西側(cè)為新涇港、東側(cè)緊鄰中環(huán)線，履帶吊無(wú)法拼裝及作業(yè)。采用2臺(tái)200 t汽車吊于夜間立于中環(huán)天山西路下匝道處雙機(jī)抬吊拆除合龍段（25 m），然后采用200 t汽車吊拆除剩余節(jié)段，以上作業(yè)全部在凌晨0：00至次日5：00之間進(jìn)行。

6.8 典型工況

吊機(jī)站位受申亞在建地下室、防汛駁岸、中環(huán)高架橋、地下管線等制約，嚴(yán)格驗(yàn)算吊裝工況對(duì)防汛墻駁岸、地下重要結(jié)構(gòu)設(shè)施、市政生命管線的影響，確定安全保護(hù)距離，制定荷載擴(kuò)散措施，安全快速完成吊裝拆除作業(yè)。

典型工況包括跨新涇港45 m合龍段拆除及天山西路下匝道25 m合龍段雙機(jī)抬吊拆除。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)北虹路立交大跨度連續(xù)曲線梁橋拆除實(shí)例，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部邊界、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判出發(fā)，開發(fā)出了一種可推廣、可應(yīng)用、可復(fù)制、多變靈活的拆橋技術(shù)路線，克服中心城復(fù)雜敏感環(huán)境下場(chǎng)地受限、交通受限、安全受限、時(shí)間受限等4個(gè)限制，實(shí)現(xiàn)低影響、低成功、高工效、高安全拆橋作業(yè)，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)后續(xù)拆橋工程，如何立足實(shí)際，打破常規(guī)，創(chuàng)新拆橋施工工藝，具有良好的指導(dǎo)及借鑒意義。