空腹式預應力混凝土拱橋逆向拆除技術

劉 為 王雪能

中鐵四局集團第二工程有限公司 江蘇 蘇州 215131

正文：

1 工程概述

老橋位于武進區奔牛鎮東首，跨越京杭大運河，老橋為空腹式預應力混凝土單懸臂+掛孔，主跨80m,邊跨35m,邊跨橋臺處設平衡重,為單幅橋梁。三榀肋梁組合，間距4m，各榀間由橫梁連接，橫梁縱向間距5m，橫向橋面板凈懸臂長度1.5m，橋面全寬11.5m。主墩兩側各長4×5m為空腹段，上弦為加勁梁，梁高1.15m，拱肋下弦高0.9m，拱肋采用拋物線，跨中16m長掛孔為平直段。上弦加勁梁間設豎向上橫梁，拱肋間設平置下橫梁，上下弦設置立柱，形成空間框架，為了減少短立柱由于強迫變形引起的附加內力，將短立柱下端鋼筋交叉布置，做成鉸接。在拱肋平面內靠近主墩的左右兩節間內設置交叉斜桿，以加強各榀橫向聯系。主橋墩上的立柱間同樣設置斜桿以增加結構的整體抗扭剛度及滿足懸拼的需要。上弦桿及實腹段配置預應力索，以抵抗懸臂彎矩及加勁梁的軸向拉力，邊跨需承受正負彎矩，預應力索采用7φj15鋼絞線，OVM15錨具。平衡重采用鋼筋混凝土箱體結構，箱體縱向長3m,橫向寬8.5m,空箱內填筑片石混凝土。

因航道拓寬，現有橋梁凈空不滿足三級航道要求，故需先建新橋后拆老橋。

2 橋梁拆除的原則

1）逆序拆除的原則

拆除老橋與修建新橋最本質的區別是：新建橋梁隨著施工步驟的不斷推進，結構不斷趨進穩定，工況不斷趨進有利，直至成橋通車，結構處于最佳受力狀態；與此相反，橋梁拆除則隨著構件的不斷支離，結構的穩定不斷削弱，施工工況也經常處于不利狀態，因此老橋拆除需對橋梁結構本身有較好的理解，而最基本就是了解老橋成橋施工順序，采取逆序拆除施工的原則，根據逆序原則，確定老橋拆除施工的步驟。

2）不影響交通的原則

本工程施工順序為先建新橋再拆老橋，新橋建在老橋下游55m處，老橋拆除時交通全部轉換至新橋上通行，也是本標段招標文件中所明確要求的，因此拆遷期間對整個地面交通沒有影響，但水上涉及主體吊裝需短暫封航和水上交通秩序維護，封航前應辦理好各項海事申請特護及交通限行手續。

3 老橋拆除總體思路

根據老橋成橋施工順序，拆除時遵循逆序拆除的原則，其施工步驟如下：

步驟一，拆除橋面鋪裝、防護欄桿及人行道；

進一步研究了動態初始壓潰應力和應變硬化參數的相對密度敏感性。結果表明，兩個參數均隨著相對密度的增大而增大，可以使用冪函數進行擬合。利用實驗的方法得到了一個顯含相對密度的D-R-PH模型，可以給研究不同相對密度泡沫鋁動態力學性能提供相關的實驗依據。

步驟二，拆除橋面板，不包括加勁梁上與其同寬度的橋面板；步驟三，掛孔拆除；

步驟四，中孔桁架拆除，每半跨各3榀桁架，中跨共6榀桁架，兩個半跨先各拆除一榀，每個半跨的剩余兩榀則一起拆除；

步驟五，兩個邊孔的拆除，由于均在岸上，相對標高滿足長臂鎬頭機幅度，邊孔將從上至下逐一破除。

步驟六，兩個邊孔拆除后，拆除拱腳中間的立柱及主墩墩帽、平衡重等。

4 施工方法說明

4.1 橋面鋪裝、防撞護欄及橋面板拆除

橋面鋪裝拆除時先用碟式切割機將橋面鋪裝混凝土切割成100cm×200cm的網格，再用風鎬逐個進行破除，運到指定地點進行處理。防撞護欄拆除時先用風鎬將人行道板逐塊鑿除吊離，然后破除路緣石，最后用風鎬將外側欄桿基礎混凝土破除。橋面板縱向按5m一個節間，橫向按1.75m進行切割，單塊最大重量4.7t,橋面板采用逐塊拆除。橋面板拆除縱向沿加勁肋邊緣進行切割，橫向沿上橫梁邊緣切割，并用油漆劃線標記，接著在板端用混凝土鉆孔機各打兩個孔眼，孔眼內穿鋼絲繩后，用小噸位汽車吊或挖機吊住，然后用碟式切割機，使得待拆除橋面板在縱橫向之間與相臨各板處于脫離狀態，最后將橋面板吊出，橋面板拆除按照由跨中向兩端逐孔拆除的順序依次進行。

4.2 掛孔拆除

4.3 中孔拆除

掛孔拆除后，拆除中孔。中孔桁架采用整體拆除，每半跨各3榀桁架，中跨共6榀桁架，本方案中單榀桁架是指由實腹段、加勁梁、拱肋、立柱組成的平面結構，兩個半跨先各拆除一榀，每個半跨的剩余兩榀則一起拆除。

單榀桁架最大重約150.11t，采用500t浮吊吊裝，浮吊水平傾角60°，同掛孔吊裝，主吊桿32m時額定起吊重量為340t，滿足吊裝要求。中孔半跨剩余兩榀桁架一次整體拆除，兩榀桁架重約317.82t，采用500t浮吊吊裝時，水平仰角設為60°，則額定起重能力為340t，吊點距艏8.1m，起吊高度25.25m，根據浮吊負荷性能參數可以滿足起吊兩榀桁架的要求。

4.4 邊孔拆除

兩個邊孔的拆除，由于均在陸地上，橋面板及部分橫梁拆除起重量相對較小均可采用汽車吊吊離，根據現場相對標高同時滿足長臂鎬頭機幅度，邊孔拆除將從上至下逐一破除，將破除后的混凝土碎塊運出即可。

4.5 主墩墩帽、承臺、平衡重拆除

兩主墩墩帽及承臺及平衡重均位于陸地上，可以直接用鎬頭機就地破碎拆除。

5 施工注意事項

(1)施工前應與海事等相關部門溝通確定準確的短暫封航時間。

(2)應對拆除吊裝的每一個荷載工況和所有臨時輔助結構設施應計算準確。

(3)需要注意的是，加勁梁下的立柱與拱肋為鉸接，不管是單榀桁架吊裝，還是兩榀桁架一起吊裝，拱肋均是通過立柱懸掛在加勁梁下，由于立柱與拱肋鉸接，受拉能力有限， 因此在起吊前采用鋼絲繩吊索與SH型齒輪式滑車相結合的方式進行加固。

6 結論

實踐證明：通過金牛大橋空腹式預應力混凝土拱橋的成功拆除，證明采用無支架逆向拆除技術在航運繁忙的京杭運河上拆除空腹式預應力混凝土拱橋，對航道通航影響最小，封航次數少占用時間短；由于完全按照空腹式預應力混凝土成橋的逆順序進行拆除施工，航道中無需搭設支架，安全經濟、施工投入小、可操作性強，可為同類橋梁施工提供借鑒。