預應力混凝土T型剛構橋舊橋拆除分析

葉 顯 亮

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550009)

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預應力混凝土T型剛構橋舊橋拆除分析

葉 顯 亮

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550009)

結合廣州某預應力混凝土T型剛構橋的病害情況，介紹了該舊橋的拆除工藝，并建立了全橋的三維仿真分析模型，計算了各拆除工況下橋梁結構的受力情況，保證了橋梁拆除施工的安全性。

T型剛構橋梁，拆除工藝，結構體系，應力

0 引言

隨著國內基本建設的發展，橋梁的建設技術已經非常成熟，但拆橋技術還處于發展階段并不成熟，拆橋施工技術經驗非常欠缺。對采用懸臂澆筑工序進行施工的預應力混凝土T 型剛構橋，其保護性拆除方法是按照建設工序的相反順序對橋梁進行拆除，先切割拆除合龍段，此時結構體系發生轉換，結構處于對應橋梁建設時的懸臂澆筑最長狀態。該方法施工難度大、周期長，應加強安全控制，對施工過程需要進行嚴密計算分析。

1 工程概況

廣州某舊橋全長1 325 m，分左右兩幅，該橋上部結構主跨為預應力鋼筋混凝土T型剛構，引橋為20 m和25 m預應力鋼筋混凝土T梁，下部結構為鉆孔灌注樁基礎，跨徑組合為[44×20+2×25+(52.5+2×80+52.5)+2×25+4×20]m，橋梁分左右兩幅，單幅橋寬11.5 m。該橋的設計荷載為“汽—20”“掛—100”、最大設計縱坡為4%。橋梁總體布置如圖1，圖2所示。

該橋于1994年5月開工，1996年4月通車，2011年經常規檢測與荷載試驗，結論如下：

1)該橋的總體技術狀況較差，評定為四類橋梁；橋梁的主要構件存在不同程度的結構性病害，而且病害已直接影響了結構的承載力，造成了該橋的實際承載力不能滿足設計要求，故應及時對大橋進行加固或改建。2)由于該橋的病害類型較多，分布廣泛，應對加固方案或改建方案進行詳細的比對，在綜合考慮技術性、經濟性、適用性、耐久性等指標的優劣后，再決定采用何種最終方案。3)如采用加固維修方案，應對整個橋梁結構包括橋面系，主橋T構、墩臺及水下樁基這些存在病害的構件進行徹底的加固補強。4)該橋在加固或改建前應立即采取有效的措施進行交通管制，限制10 t以上車輛通行。

但加固后病害仍有進一步發展趨勢，經多方論證后確定拆除重建。

2 拆除工藝

該橋結構為四跨連續T型剛構橋梁，當合龍段拆除后，主橋結構變為懸臂結構，因此拆除過程應盡量保證結構的穩定，不能對橋梁產生過大的振動、沖擊等不利影響。總體拆除工藝如下：

先拆除橋面附屬結構及橋面鋪裝等部分恒載，減輕橋的自重，再拆除主梁T構。在拆除主梁T構時，在每個T構兩端10號塊位置設置掛籃，掛籃安裝到位后，首先解除掛梁間橫向聯系，然后等橋下運輸船就位，利用掛籃吊機將T梁逐片下放到運輸船，邊跨和中跨掛梁應同步下放。掛梁拆除后形成雙懸臂T構，掛籃后移，按倒拆方法逐節段拆除，主橋箱體拆除采用整體分段切割的方法，即整個斷面一次完成切割。切割從10號塊開始采用倒拆裝順序，即從合龍段向0號塊方向進行，基本按施工時懸拼的節段進行劃分。為避開原橋錨具位置，切割線向主墩外側偏離原節段線50 cm左右。10號梁段切除后由吊機下吊至運輸船后運離橋位，然后向后依次循環拆除9號～1號梁段。箱梁拆除過程中，應保持左右對稱、平衡的原則，左右兩跨已拆除梁段數相差不應超過1個梁段。最后拆除0號塊。箱梁拆除采用掛籃線切法，即用掛籃等起吊設備提吊住切割節段，然后切割箱梁截面并吊裝轉運。

3 各拆除工況下結構體系的受力分析

3.1 建立計算模型

根據設計資料，采用橋梁有限元分析程序Midas Civil 2012建立全橋的三維仿真分析模型，舊橋經過多年的運營，其整體剛度、強度、穩定性均有不同程度的下降，存在單個構件及連接部位的疲勞損傷、塑性變形、局部破壞等不確定因素。根據檢測結果，混凝土強度達不到C40標準，此次計算采用C30號混凝土進行保守模擬計算，同時考慮預應力銹蝕和松弛現象，此次計算按設計的預應力張拉值的80%進行計算。

采用Midas Civil計算分析軟件對該橋結構進行整體建模，所建模型如圖3，圖4所示。

3.2 施工階段劃分

根據結構特點及拆橋方案，共劃分12個施工階段。具體施工段劃分為：

階段 1：安裝架橋機和掛籃，準備拆除掛梁；

階段 2：拆除掛梁結束；

階段 3：拆除11號梁段；

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拆除1號梁段。

3.3 計算結果分析

按拆除方案，對以下四個工況進行模擬計算：

工況一：掛梁拆除時，解除掛梁與T構的聯系，架橋機、掛籃及掛梁重量均作用于T構，此時T構所受的荷載最不利，并考慮當地50年一遇的大風計算。計算結果見表1。

工況二：吊離單片T梁時，T構受到掛梁自重產生的橫向偏心荷載，并考慮架橋機和掛籃的重量、當地50年一遇的大風進行計算。計算結果見表1。

工況三：拆除各梁段時，T構兩端未同時吊離，T構受到縱向不平衡荷載，分析T構受力情況。計算結果見表1。

工況四：拆除各梁段時，T構的受力情況。計算結果見表2。

表1 工況一～工況三下的計算結果

表2 工況四下的計算結果

分析表1，表2計算結果可知：

1)主梁最大拉應力為0.8 MPa，最大壓應力為8.8 MPa，而C30混凝土的抗拉和抗壓強度設計值分別為20.1 MPa和2.01 MPa，但基于此橋為舊橋，且病害較多，根據該橋的檢測報告和荷載試驗，對結構的承載能力按0.8的系數進行折減，則結構實際能承受的抗壓和抗拉強度為18.8 MPa和1.61 MPa，可見，該橋在拆除過程中結構的強度滿足要求；

2)T構在荷載作用下最大撓度為3.4 cm小于L/400=6.25 cm，可見，該橋在拆除過程中結構的剛度滿足要求；

3)T構穩定系數218大于最小臨界系數4，可見，該橋在拆除過程中穩定性滿足要求；

4)結構體系轉換完成后的剩余拆除階段，可以看到隨著拆除施工的進行，主梁正截面的壓應力值逐漸小幅度減少，整個過程過渡平緩，沒有產生突變；

5)結構體系轉換完成后，留存的T構處于靜定狀態。在剩余的拆除施工期間，主梁拉應力分布比較均勻；

6)隨著施工階段的進行，主梁拉應力有增大趨勢，最大拉應力為0.1 MPa，數值不大可以滿足安全要求，但也說明到拆除施工末期，需十分注意對截面拉應力的監測；

7)各拆除施工階段主梁的位移值基本逐段遞減，沒有出現線型突變和位移異常。

4 結論及建議

隨著國民經濟及交通事業的不斷發展、交通量的日益增加，對舊橋的拆除改建將是未來橋梁建設工程的重要項目。選擇合理的施工方案及加強橋梁拆除施工過程計算分析和監控尤為重要。拆橋施工及安全技術方案的確定需要根據工程特點具體分析，準確把握橋梁結構受力特點，合理選擇與橋梁建造相適應的拆除施工方法。預應力混凝土T 型剛構橋保護性拆除技術研究是一個較復雜的課題，目前國內外對此研究還處于起步階段。如何從結構上采取更加合適的措施，保證結構體系穩定，以及原有內力逐級釋放、保護原有橋墩，還需做進一步的研究和探討。

[1] 劉 濤.漢江某大橋主橋拆除方案探討[J].交通科技，2006(6):5-6.

[2] 戴 雨,蔡厚平,孫明亮,等.122 m預應力混凝土連續箱梁橋拆除施工安全措施[J].四川建材，2013(6):222-223，225.

[3] 胡 永.5跨連拱橋保護性拆除的風險評估與應對措施[J].公路，2008(6):6-10.

[4] 胡 鋼,程華才.預應力混凝土連續梁橋懸臂拆除與監控[J].公路交通科技，2009(4):138-139.

[5] 項 偉.變截面PC連續剛構橋拆除分析及風險控制研究[D].北京：北京交通大學，2014.

On analysis of demolition of old prestressed concrete T-shaped stiff bridges

Ye Xianliang

(GuizhouExpresswayGroupCo.,Ltd,Guiyang550009,China)

Combining with the diseases on some prestressed concrete T-shaped stiff bridges in Guangzhou, the paper introduces the demolition crafts of the old bridge, establishes the three-dimension simulation analysis model of the bridge, and calculates the stressed status of the bridge structure under all kinds of demolitions, so as to ensure the safety of the bridge demolition.

T-shaped stiff bridge, demolition craft, structural system, stress

1009-6825(2016)22-0157-02

2016-05-27

葉顯亮(1973- )，男，高級工程師

U445.6

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