大跨度變截面連續箱梁橋靜力拆除新技術

陸焱 韓國棟 陳飛鵬 姜鵬

（山東交通學院，山東 濟南 250300）

變截面連續箱梁橋在中小跨徑中最具競爭力，常被使用在跨線、跨航道、城市立交和匝道橋。閉合薄壁箱型截面剛度大，整體性好，頂底板混泥土適應了預應力鋼筋分布，滿足截面拉壓要求，近幾十年一直受到青睞。十幾年前，由于橋梁建設初期設計理論不完善、設計等級低、管理水平低、施工質量和材料缺陷，箱梁頂板、底板、腹板都出現不同程度開裂，鋼束預應力損失嚴重，跨中下撓程度大，嚴重影響橋梁剛度和穩定性。對于損害嚴重的無法加固處理，為確保安全健康運行，將被拆除新建。但是，橋梁拆除施工難度大，安全危險系數高。同時，拆除的橋梁破壞程度和受力性能很難掌握，成為橋梁拆除過程中一大難題。如何高效、快捷、安全拆除橋梁將是未來的一個重要研究方向。

一、概況

新展橋主橋為預應力混凝土變截面連續梁橋，跨西苕溪河既有通行航道，根據杭寧高速公路改擴建工程要求，新展橋主橋通航凈空高度不能滿足規劃航道通航要求（由原四級航道升級為三級航道），并且根據最新的橋梁檢測結果，頂板、底板、腹板存在大量裂縫、跨中下撓大，通過加固大修，體外預應力加固，腹板鋼板加固、加厚腹板混泥土，底板碳纖維布加固，主橋技術狀況評定為三級，新展橋右幅保持雙向四車道通行的情況下，拆除原橋主橋左幅后，改造利用原下部結構，在原橋位處新建鋼箱梁。

新展橋主橋為50m+70m+50m單箱單室連續梁，采用三向預應力結構，掛籃懸臂澆筑法平衡施工，箱梁頂板寬度為16.25m，底板寬度為8m。

二、方案選擇

由于左右兩幅相隔距離較近，引橋部分頂升加固繼續使用，主橋下部結構改造使用，航道為通航航道，否定爆破拆除方案。機械拆除中，機械鑿除方案被否定，原因是通航航道和環保要求不定滿足；機械靜力切割大節段浮吊吊運方案否定，原因是左側有特高壓輸電電纜，無法提供起重浮吊安全工作半徑。方案最后確定靜力繩鋸切割，橋面掛籃小節段分塊下放浮運，吊離現場，廢料加工廠加工回收用作基礎填筑材料，節能環保。

三、主橋拆除

步驟一：先拆除橋梁附屬結構，拆除欄桿、護欄、燈柱，起爆面層和橋面鋪裝層，減輕橋梁自重，采集試驗數據。

步驟二：橋面吊車設備起吊，切割兩邊的翼板，減輕自重，達到卸載的目的，采集數據。

步驟三：切除體外預應力鋼束，提前做好安全防護工作，采集數據推算，初步探索橋梁受力性能。

步驟四：搭設邊跨拆除支架，采用100t履帶吊拆除邊跨。對于位于河道內的邊跨部分，為方便履帶吊裝拆除，在河道內搭設履帶吊通行棧橋，此階段均在邊跨陸地及河道內完成，不影響既有航道通行。中跨采用掛籃法拆除，貝雷架掛籃拼裝需汽車吊上橋。

圖1 拆除步驟五

圖2 拆除步驟十

步驟五：對于中跨塊段，采用掛籃下放拆除，先完成中跨合龍塊的切割拆除，塊段切割拆除可先完成預切，之后塊段下放至停靠在航道內的駁船上，統一運至指定地點實施破碎，此階段由于運輸駁船需停靠在橋位下方的航道內需要封航，如圖1所示。

步驟六：貝雷橫梁后退，切割拆除中跨10#塊，10#塊的軌道采用25t汽車吊后移接長，后移已拆除塊段的后錨。

步驟七：切割拆除9#塊，與切割拆除10#塊相同，后移接長已拆除塊段上的軌道，后移已拆除塊段的后錨。

步驟八：橋梁兩邊各切割拆除2個塊段后，為掛籃縱移準備，在貝雷架縱梁尾部錨固的前提下，后移貝雷橫梁，確保貝雷縱梁移動期間的穩定。

步驟九：縱移貝雷架縱梁，在移動至指定位置后，后錨就位并將貝雷架橫梁移至指定位置，塞墊承重前支點。

步驟十：重復步驟一至步驟六，掛籃后退，直至中跨拆除至0#塊。開始拆除邊跨，邊跨拆除時先拆除邊跨合龍塊，支架拆除邊跨如圖2所示。

步驟十一：100t履帶吊依次拆除邊跨其他塊段，剩余0#塊采用150t浮吊拆除。

步驟十二：由于0#塊體積較大，為減少切割吊裝時間，采用150t浮吊切割吊裝拆除，單個0#塊重量為374.54t，分割為3個塊段切割拆除，采用浮吊切割拆除，浮吊需停靠在中跨航道內，臨時封閉航道。

表1 新展橋各階段最大正應力（MPa）

表2 新展橋各階段最大主壓應力（MPa）

圖3 拆除跨中合龍段云圖

四、有限元輔助計算

嚴格按照實際情況模擬各個階段各項荷載工況，從建橋到成橋、成橋到運營20周年。在維修加固階段、拆除過程施工階段，混凝土為時間依存性材料，隨時間推移混凝土的收縮徐變。由于開裂下撓和混凝土老化等導致箱梁剛度降低，通過前兩個階段數據采集調整理論計算模型截面剛度。

使用Midas Civil建模，模擬建設施工、運營及拆除施工33個施工階段，其中建設期為14個施工階段模擬，加固施工由1個施工階段模擬，運營期由2個施工階段模擬，拆除施工由16個施工階段模擬。Midas Civil計算出各個階段最大正應力和最大主壓應力，如表1和表2所示，計算云圖如圖3所示。

在拆除過程中，各階段受力性能通過有限元計算模型大計算達到理論計算值，實測值均小于理論值，各節段正截面最大壓應力均小于0.5fck(16.2MPa)，最大主壓應力均小于0.6fck(19.44MPa)，滿足規范要求。

五、成功拆除

拆除過程嚴格按照各施工階段及各分段塊推進，采集各個截面應力、應變、撓度變形，施工期間采用動態監測，分級加載，分析處理采集數據，研究決定下一階段的施工，通過可行性研究確保施工每個環節的施工安全。