四川三台涪江大桥爆破拆除工程
完成时间:
工程地点:四川省三台县
完成单位:西南交通大学工程爆破研究所、四川字泰特种工程技术有限公司
项目主持人及参加人员:施富强、郑凯锋、杨稚华、杜少华、王 坚
撰稿人:施富强
1 工程概况
1.1 桥梁结构
三台涪江大桥始建于1976年,1980年10月通车,是我国建成的第一座预应力钢筋混凝土斜拉桥。大桥全长
1.2 周围环境
河道基本为南北走向,上游
1.3 爆破拆除要求
(1)拆除
(2)需保留的石拱引桥、桥台不能有任何损伤,尤其是石拱引桥与斜拉桥共用的8号桥墩,必须确保安全,若一旦变形,整个石拱桥将报废。因此,其
(3)上游华能明台电厂及其变电站要确保其安全。
(4)下游
(5)大桥两端的各类建筑不得损坏,爆前拍摄记录,爆后核对。相关责任由施工单位承担。
(6)根据危桥的具体情况,必须保证预处理期间的安全,避免意外事故。
(7)爆破后要负责清渣,保证航道安全。
2 爆破设计方案
2.1 运动学分析
由图1可以看出,两斜拉桥墩与其两端的8号石拱桥墩、11号桥台轴线间距均为
斜拉桥桥体两端均分别坐落在11号桥台和8号桥墩上。考虑到8号桥墩、11号桥台的安全,此段桥体不允许施爆。若其垂直下落必然在与8号桥墩(11号台)重叠的4.
减小桥梁端与桥台(墩)间的摩擦系数。根据设计资料得知保留的梁段重量不小于43.8t。因此,爆前采用更换支撑、增加配重,以达到改变原有的拉杆平衡体系,形成具有较小摩擦系数(ƒ<1)的静力平衡体系。
为了减小河道清渣难度,应控制索塔向两端倾倒。为此必须做到桥墩在索塔形成明显向岸边倾斜的趋势后随即彻底爆碎。同时,保持索塔的完整,并确保桥梁爆碎,则有利于通过斜拉索将位于江心一侧的爆后桥体拉向两岸。
2.2 静力学工况计算及拆除顺序校核
由于斜拉桥有
(1)1~15工况为按原设计程序将桥建成(计人了主梁内预应力筋的作用及混凝土收缩徐变的影响);
(2)16工况计人了成桥后22年徐变的影响;
(3)17工况拆除中孔
(4)18工况拆除边孔链杆支座(此时支座处于受压状态,借助千斤顶以硬木取代);
(5)19工况加水(按箱孔面积80%计人,6.4t/m);
(6)20工况系延续30天的影响(基本无变化)。
从以上计算得出,15、16、17、19等工况的主梁、墩、塔混凝土及预应力筋,斜拉索等的应力均在规范容许的范围内。
2.3 爆破方案
通过上述力学模型分析保证斜拉桥安全坍塌时应控制的关键构件运动轨迹,进而提出完成这一设计思想应采用深孔爆破、水压爆破及浅孔爆破相结合的最佳方案。其中水压爆破应满足注水量小于该桥设计荷载的要求。同时,加强安全监测,严格控制加载过程中的应力变化,确保施工过程的安全。另外,在国内首次应用计算机动态仿真技术,对大桥的爆破过程进行全时段的爆破坍塌仿真,以此来检验、完善系统设计的可靠性和安全性。本次控制爆破,总药量
2.3.1 浅孔爆破
布置在索塔根部,以便形成索塔向两岸的定向倾倒;布置在桥墩根部,确保桥墩倒塌(一旦桥墩深孔爆破出现拒爆,则可形成高耸的桥墩与索塔折叠爆破),避免伤及引桥桥墩和桥台。同时,隔离深孔爆破对基础的振动,减轻振动波的传递;布置在中孔挂梁处及其他预处理的箱梁上,以提高爆碎程度,便于清渣。箱梁横断面及炸药位置见图2。
2.3.2深孔爆破
布置在桥墩上。从桥墩顶布置深孔,直至基础以上
2.3.3水压爆破
对箱梁采用水压爆破,有利于充分解体。同时,合理设计时段,使靠近江心一侧的桥梁尽可能多地拉向两岸。考虑到桥梁已处于索塔朝河道中心倾斜的状态,因此,预处理时应及时给桥梁补以配重,确保其受力均衡稳定,配重材料为黄土,水压、深孔爆破炸药分布见图3。
3 爆破效果及分析
根据设计参数,应用动态仿真技术,全时段地模拟大桥爆破坍塌过程,检验设计的可靠性。事实证明,爆破效果与实际工况非常接近(图4略)。