CN111089804B - 一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法 - Google Patents

一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，步骤如下：确定爆破桥面高度、桥面宽度和桥墩高度；确定单位宽度内桥面的质量；确定桥面触地后桥面与地面的作用时间和最大冲击荷载；确定单位宽度内桥面触地后的最大冲击应力；确定地下管线的埋深和离桥面中轴线的最近水平距离，确定桩基至桥面中轴线的最近水平距离和桩长；确定桥面触地后在管线处和桩基产生的水平正应力，竖向正应力和剪应力，以及受到的最大主应力，最小主应力和最大剪应力τ1,max、τ2,max；当τ1,max＜τ1,f/K1时，管线处于安全状态；当τ2,max＜τ2,f/K2时，桩基处于安全状态。本发明为预测危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性提供了理论公式，该公式计算准确度高，流程简单方便，可操作性强。

Description

一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法
【技术领域】
本发明涉及基础工程领域，具体涉及一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法。
【背景技术】
城市危桥采用爆破方法进行拆除时，通常采用将桥墩进行爆破，桥面自由落体塌落到地面上。桥面塌落到地面瞬间，对地面产生较大冲击能量，此能量一方面对桥面正下方的土体产生压缩，另一方面该能量沿着地下向周围传播。位于城市中的桥梁爆破时，周边往往存在地下结构，如管线和桩基密集，桥面触地时产生的剪应力对管线和桩基产生剪切应力，若超过了其抗剪强度，则容易出现剪切破坏。对于桥面触地后对地下管线和桩基产生的剪应力及剪切破坏的可能性大小，目前大都依赖于经验判别或有限元数值模拟方法进行分析，尚未见到实用的理论公式预测方法。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，该方法为预测危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性提供了理论公式，该公式计算准确度高，流程简单方便，可操作性强，大大提高了安全性预测的准确度。
本发明是这样实现的：
一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，所述地下结构为地下管线和桩基，所述方法步骤如下：
步骤(1)确定爆破桥面高度H0、桥面宽度b和桥墩高度H；
步骤(2)确定单位宽度内桥面的质量m，计算公式如下：
m＝bH0ρc；
其中，ρc为桥面混凝土的重度；
步骤(3)确定桥面触地后桥面与地面的作用时间Δt；
步骤(4)确定桥面触地后的最大冲击荷载Fmax，计算公式如下：
Figure BDA0002375517610000021
其中，g为重力加速度；
步骤(5)确定单位宽度内桥面触地后的最大冲击应力Pmax，计算公式如下：
Pmax＝Fmax/b；
步骤(6)确定地下管线的埋深z1和离桥面中轴线的最近水平距离x1，确定桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2，以及桩长L；
步骤(7)确定出桥面触地后在管线处的产生的水平正应力σx1、竖向正应力σz1和剪应力τxz1，计算公式分别如下：
Figure BDA0002375517610000022
Figure BDA0002375517610000023
Figure BDA0002375517610000024
其中，m1＝z1/b，n1＝x1/b；
步骤(8)确定桥面触地后桩基受到的水平正应力σx2、竖向正应力σz2和剪应力τxz2，计算公式分别如下：
Figure BDA0002375517610000025
Figure BDA0002375517610000026
Figure BDA0002375517610000027
其中，m2＝L/b；n2＝x2/b；
步骤(9)确定桥面触地后管线受到的最大主应力σ1,1、最小主应力σ1,3和最大剪应力τ1,max，计算公式如下：
Figure BDA0002375517610000031
Figure BDA0002375517610000032
步骤(10)确定桥面触地后桩基受到的最大主应力σ2,1、最小主应力σ2,3和最大剪应力τ2,max，计算公式如下：
Figure BDA0002375517610000033
Figure BDA0002375517610000034
步骤(11)判断桥面触地后管线和桩基的安全性：
对于管线，当τ1,max＜τ1,f/K1时，管线处于安全状态；
对于桩基，当τ2,max＜τ2,f/K2时，桩基处于安全状态；
其中，τ1,f为管线的极限抗剪强度，K1为管线安全系数；τ2,f为桩基的极限抗剪强度，K2为桩基安全系数。
进一步地，所述步骤(2)中桥面混凝土的重度ρc取2500kg/m3。
进一步地，所述步骤(3)中通过在桥面正下方的地面上布设传感器，对桥面进行试验爆破测得桥面与地面的作用时间。
进一步地，所述步骤(6)中管线埋深z1和桩长L分别根据管线和桩基设计或竣工资料得到，离桥面中轴线的最近水平距离x1和桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2根据现场实测得到。
进一步地，所述步骤(11)中管线安全系数K1取1.5；桩基安全系数K2取2.0。
本发明具有如下优点：
本发明为预测城市危桥爆破拆除对周围地下管线和桩基剪切破坏的安全性提供了理论公式，该公式计算准确度高，流程简单方便，可操作性强。
【具体实施方式】
本发明涉及一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，所述地下结构为地下管线和桩基，所述方法步骤如下：
步骤(1)确定爆破桥面高度H0、桥面宽度b和桥墩高度H；采用皮尺、激光测距仪或全站仪等测量设备现场量测拆除桥梁的上述参数；
步骤(2)确定单位宽度内桥面的质量m，计算公式如下：
m＝bH0ρc；
其中，ρc为桥面混凝土的重度，取2500kg/m3。；
步骤(3)确定桥面触地后桥面与地面的作用时间Δt；通过在桥面正下方的地面上布设传感器，对桥面进行试验爆破测得桥面与地面的作用时间步骤(4)确定桥面触地后的最大冲击荷载Fmax，计算公式如下：
Figure BDA0002375517610000041
其中，g为重力加速度；
步骤(5)确定单位宽度内桥面触地后的最大冲击应力Pmax，计算公式如下：
Pmax＝Fmax/b；
步骤(6)确定地下管线的埋深z1和离桥面中轴线的最近水平距离x1，确定桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2，以及桩长L；管线埋深z1和桩长L分别根据管线和桩基设计或竣工资料得到，离桥面中轴线的最近水平距离x1和桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2根据现场实测得到；
步骤(7)确定出桥面触地后在管线处的产生的水平正应力σx1、竖向正应力σz1和剪应力τxz1，计算公式分别如下：
Figure BDA0002375517610000042
Figure BDA0002375517610000043
Figure BDA0002375517610000044
其中，m1＝z1/b，n1＝x1/b；
步骤(8)确定桥面触地后桩基受到的水平正应力σx2、竖向正应力σz2和剪应力τxz2，计算公式分别如下：
Figure BDA0002375517610000051
Figure BDA0002375517610000052
Figure BDA0002375517610000053
其中，m2＝L/b；n2＝x2/b；
步骤(9)确定桥面触地后管线受到的最大主应力σ1,1、最小主应力σ1,3和最大剪应力τ1,max，计算公式如下：
Figure BDA0002375517610000054
Figure BDA0002375517610000055
步骤(10)确定桥面触地后桩基受到的最大主应力σ2,1、最小主应力σ2,3和最大剪应力τ2,max，计算公式如下：
Figure BDA0002375517610000056
Figure BDA0002375517610000057
步骤(11)判断桥面触地后管线和桩基的安全性：
对于管线，当τ1,max＜τ1,f/K1时，管线处于安全状态；
对于桩基，当τ2,max＜τ2,f/K2时，桩基处于安全状态；
其中，τ1,f为管线的极限抗剪强度，K1为管线安全系数，取1.5；τ2,f为桩基的极限抗剪强度，K2为桩基安全系数，取2.0。
以下结合具体实施例对本发明作进一步地说明。
实施例
某城市桥梁达到了危桥标准，桥面宽度和高度均较大，采用爆破拆除，利用直尺、激光测距仪等测量设备，测量了桥面高度H0为1.8m、桥墩高度H为11.2m、桥面宽度b为23.3m；该桥面周边133m处有一17层高层房屋，下部采用桩基，桩长L为31m，桩径d为0.4m，桥面爆破触地瞬间对该房屋桩基产生较大影响；另外，该桥面下方地基内在1.0m深度处，埋设有一地下管线。采用本发明提出的方法对该桥爆破拆除引起的桩基和地下管线剪切破坏进行预测，分析其安全性。
通过计算，单位宽度内桥面的质量m为104850kg；通过在桥面正下方的地面上布设传感器，对桥面进行试验爆破测得桥面与地面的作用时间Δt为0.001s；进一步计算得到桥面触地后的最大冲击应力Pmax为2153kPa；通过现场量测，确定地下管线的埋深z1为1.0m，离桥面中轴线的最近水平距离x1为1.7m；桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2为133m，桩长L为31m；经计算，桥面触地后管线受到的最大剪应力τ1,max为119kPa，桥面触地后桩基受到的最大剪应力τ2,max为27kPa；另外，该管线的极限抗剪强度为1205kPa，桩基的极限抗剪强度为5076kPa，除以相应的安全系数1.5和2.0，得到管线和桩基均处于安全状态。
本发明为预测城市危桥爆破拆除对周围地下管线和桩基剪切破坏的安全性提供了理论公式，该公式计算准确度高，流程简单方便，可操作性强，大大提高了安全性预测的准确度。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (5)

1.一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，其特征在于：所述地下结构为地下管线和桩基，所述方法步骤如下：
步骤(1)确定爆破桥面高度H0、桥面宽度b和桥墩高度H；
步骤(2)确定单位宽度内桥面的质量m，计算公式如下：
m＝bH0ρc；
其中，ρc为桥面混凝土的重度；
步骤(3)确定桥面触地后桥面与地面的作用时间Δt；
步骤(4)确定桥面触地后的最大冲击荷载Fmax，计算公式如下：
Figure FDA0003545113450000011
其中，g为重力加速度；
步骤(5)确定单位宽度内桥面触地后的最大冲击应力Pmax，计算公式如下：
Pmax＝Fmax/b；
步骤(6)确定地下管线的埋深z1和离桥面中轴线的最近水平距离x1，确定桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2，以及桩长L；
步骤(7)确定出桥面触地后在管线处的产生的水平正应力σx1、竖向正应力σz1和剪应力τxz1，计算公式分别如下：
Figure FDA0003545113450000012
Figure FDA0003545113450000013
Figure FDA0003545113450000014
其中，m1＝z1/b，n1＝x1/b；
步骤(8)确定桥面触地后桩基受到的水平正应力σx2、竖向正应力σz2和剪应力τxz2，计算公式分别如下：
Figure FDA0003545113450000021
Figure FDA0003545113450000022
Figure FDA0003545113450000023
其中，m2＝L/b；n2＝x2/b；
步骤(9)确定桥面触地后管线受到的最大主应力σ1,1、最小主应力σ1,3和最大剪应力τ1,max，计算公式如下：
Figure FDA0003545113450000024
Figure FDA0003545113450000025
步骤(10)确定桥面触地后桩基受到的最大主应力σ2,1、最小主应力σ2,3和最大剪应力τ2,max，计算公式如下：
Figure FDA0003545113450000026
Figure FDA0003545113450000027
步骤(11)判断桥面触地后管线和桩基的安全性：
对于管线，当τ1,max＜τ1,f/K1时，管线处于安全状态；
对于桩基，当τ2,max＜τ2,f/K2时，桩基处于安全状态；
其中，τ1,f为管线的极限抗剪强度，K1为管线安全系数；τ2,f为桩基的极限抗剪强度，K2为桩基安全系数。
2.根据权利要求1所述的一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，其特征在于：所述步骤(2)中桥面混凝土的重度ρc取2500kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过在桥面正下方的地面上布设传感器，对桥面进行试验爆破测得桥面与地面的作用时间。
4.根据权利要求1所述的一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，其特征在于：所述步骤(6)中管线埋深z1和桩长L分别根据管线和桩基设计或竣工资料得到，离桥面中轴线的最近水平距离x1和桩基至桥面中轴线的最近水平距离x2根据现场实测得到。
5.根据权利要求1所述的一种危桥爆破拆除对地下结构剪切破坏的安全性预测方法，其特征在于：所述步骤(11)中管线安全系数K1取1.5；桩基安全系数K2取2.0。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112610023B (zh) * 2020-12-09 2022-07-12 中铁隆工程集团有限公司 一种既有轨道运营区间上拆除建筑物的施工方法
CN112945761B (zh) * 2021-01-29 2022-09-02 福建工程学院 一种桥面触地对岸边挡土墙冲击抗滑移安全性预测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5181797A (en) * 1992-01-29 1993-01-26 Circeo Jr Louis J In-situ soil stabilization method and apparatus
CN102011351A (zh) * 2010-11-04 2011-04-13 北京首钢建设集团有限公司 一种铁路加固的施工方法
CN105136592A (zh) * 2015-05-14 2015-12-09 华北水利水电大学 一种判断桥墩抗震性能的方法
CN106644757A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 中国地质大学（武汉） 一种考虑降雨和爆破振动反复作用的岩土体剪切流变仪
CN109325308A (zh) * 2018-10-17 2019-02-12 江苏开放大学（江苏城市职业学院） 基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法
CN109898568A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 华侨大学 一种危桥爆破拆除对周围建筑桩基下拉安全性预测方法
CN110387909A (zh) * 2019-07-17 2019-10-29 福建江夏学院 一种桥梁爆破拆除对周围房屋桩基水平挤压安全性预测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2551379B (en) * 2016-06-16 2018-12-12 Acergy France SAS Upgrading subsea foundations of mooring systems

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5181797A (en) * 1992-01-29 1993-01-26 Circeo Jr Louis J In-situ soil stabilization method and apparatus
CN102011351A (zh) * 2010-11-04 2011-04-13 北京首钢建设集团有限公司 一种铁路加固的施工方法
CN105136592A (zh) * 2015-05-14 2015-12-09 华北水利水电大学 一种判断桥墩抗震性能的方法
CN106644757A (zh) * 2016-11-17 2017-05-10 中国地质大学（武汉） 一种考虑降雨和爆破振动反复作用的岩土体剪切流变仪
CN109325308A (zh) * 2018-10-17 2019-02-12 江苏开放大学（江苏城市职业学院） 基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法
CN109898568A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 华侨大学 一种危桥爆破拆除对周围建筑桩基下拉安全性预测方法
CN110387909A (zh) * 2019-07-17 2019-10-29 福建江夏学院 一种桥梁爆破拆除对周围房屋桩基水平挤压安全性预测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
城市立交桥爆破拆除对周围建筑环境的影响;常方强等;《华侨大学学报(自然科学版)》;20170131(第01期);第19-23页 *
基于Ｍｉｎｄｌｉｎ 解分析隧道开挖对近邻桩基的影响;周锦强 等;《岩土力学》;20170430;第38卷(第4期);第1075-1081页 *

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