市政老橋靜力切割拆除和結(jié)構(gòu)離散化分析

張立鶴

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司，四川成都 610500）

橋梁拆除方案常憑借經(jīng)驗(yàn)確定，缺乏詳細(xì)的計(jì)算分析，拆除過程存在風(fēng)險(xiǎn)[1-5]。為保證市政老橋拆除工作的施工安全，需要采用正確合理的拆除方法。大跨結(jié)構(gòu)拆除工作中，每個(gè)階段的模擬分析成為必不可少的環(huán)節(jié)[6]。朱慈祥等[7]按照分解方式總結(jié)10種混凝土箱梁橋拆除方法，結(jié)合靜力切割法和已有的吊裝方法，提出6種非爆破拆除方法。楊學(xué)祥[8]采用逆向工序法拆除老紅星橋，懸臂澆筑節(jié)段劃分反向切割、吊運(yùn)拆除，對(duì)拆除施工進(jìn)行監(jiān)控，通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證方法的拆除效果。吳威等[9]系統(tǒng)性地總結(jié)連續(xù)梁橋的靜力切割、支撐方式和各種下放技術(shù)。橋梁拆除技術(shù)還需進(jìn)一步完善，施工安全有待提高。本研究結(jié)合安徽省肥西縣翡翠路老橋的拆除工作，確定合理的拆除施工方法，確保橋梁拆除工程順利進(jìn)行，為類似工程提供參考。

1 工程概況

翡翠路位于合肥市肥西縣，是溝通合肥市區(qū)與肥西縣城的重要城市主干道。翡翠路橋老橋是在老橋洲附近跨越派河的市政橋梁，為雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，主橋跨度（40+70+40）m，上部結(jié)構(gòu)為單箱雙室，采用掛籃懸臂澆注法施工；橋墩為圓形鋼筋混凝土墩；橋下凈空60 m×8 m，不滿足Ⅱ級(jí)航道要求。

2 拆除施工方案

2.1 拆除方法確定

拆除方法比較見表1。

表1 拆除方法比較

由表1可知，針對(duì)市政橋梁翡翠老橋，選擇對(duì)交通干擾小、對(duì)原結(jié)構(gòu)損傷小但成本相對(duì)較高的靜力切割拆除方法較合理。針對(duì)凈空高度較低的橋梁，建議選擇支撐加直接鑿除的拆除方式，主橋邊跨及主墩兩側(cè)01#塊箱梁搭設(shè)碗扣式滿堂支架，主橋跨越派河，跨中截面懸臂端采用靜力切割拆除，最后拆除邊跨。

2.2 拆除原則

拆除施工應(yīng)安全、有序、化整為零。拆除前收集資料；拆除時(shí)依據(jù)結(jié)構(gòu)體系、類型、施工方法，選擇安全、低噪、揚(yáng)塵小的拆除方法；不采用直接破除下部結(jié)構(gòu)等可能造成整體坍塌的拆除方式；廢棄物定點(diǎn)處置；施工過程中，布設(shè)警示標(biāo)志；拆除自上而下，禁止高低工作空間同步施工。

2.3 拆除順序及方法

先拆除第三聯(lián)主橋9號(hào)墩與引橋第四、五聯(lián)，拆除第三聯(lián)10號(hào)墩主橋與第123、678跨，最后拆除跨派河大道第4、5跨。

老橋拆除立面如圖1所示。

圖1 老橋拆除立面

拆除順序按建橋逆序進(jìn)行，附屬工程→橋面鋪裝→主梁→橋墩蓋梁、墩柱→承臺(tái)、橋臺(tái)→樁基礎(chǔ)。

橋梁結(jié)構(gòu)拆除方法及順序如表2所示。

表2 橋梁結(jié)構(gòu)拆除方法及順序

3 主橋倒拆分析

3.1 結(jié)構(gòu)離散化

全橋有限元模型如圖2所示。

圖2 全橋有限元模型

為配合老橋拆除施工，采用MIDAS/Civil對(duì)原橋梁模型進(jìn)行倒拆分析，對(duì)安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 整體抗傾覆倒拆優(yōu)化

拆除過程將破壞結(jié)構(gòu)承載能力，為確保不出現(xiàn)的不良受力狀態(tài)，拆除遵循成橋逆序施工，拆除邊跨和中跨時(shí)，嚴(yán)格對(duì)稱拆除可能存在傾覆的安全風(fēng)險(xiǎn)，邊跨拆除應(yīng)始終比中跨推遲1～2個(gè)節(jié)段，針對(duì)推遲1個(gè)節(jié)段、推遲2個(gè)節(jié)段的方案分別計(jì)算，確定更優(yōu)方案。

邊跨拆除比中跨推遲1～2個(gè)節(jié)段方案工序比較如表3所示。

表3 邊跨拆除比中跨推遲1～2個(gè)節(jié)段方案工序比較

拆除中跨合龍段時(shí)，跨中滿堂支架的承載作用較小，主要由邊跨支架承擔(dān)，且邊跨支架現(xiàn)澆段最大支反力768 kN；邊跨懸臂澆筑段支架最大支反力372 kN。卸除邊跨合龍段及邊跨支架現(xiàn)澆段時(shí)，0#塊兩側(cè)懸臂澆筑段呈基本對(duì)稱分布，結(jié)構(gòu)處于自平衡狀態(tài)，滿堂支架僅起維持體系穩(wěn)定作用。繼續(xù)逐段卸除中跨各節(jié)段，邊跨下方設(shè)滿堂支架支承，隨著0#塊兩側(cè)逐步拆除，不對(duì)稱拆除引起的不對(duì)稱荷載逐漸傳遞至支架上。隨著中跨向橋墩方向橋體拆除，邊跨相對(duì)跨中段延遲拆除1～2個(gè)節(jié)段對(duì)懸臂機(jī)構(gòu)體系整體抗傾覆有利。計(jì)算結(jié)果顯示，方案1支架承擔(dān)的荷載比方案2小，對(duì)腳手架體系施工安全有利，按照方案1實(shí)施。

3.3 施工階段承載能力驗(yàn)算

（1）正截面抗彎承載力/斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。

箱梁彎矩/剪力承載率如圖3所示。

圖3 箱梁彎矩/剪力承載率

由圖3可知，正截面抗彎、斜截面抗剪承載率呈對(duì)稱狀，符合懸臂對(duì)稱澆筑的內(nèi)力呈現(xiàn)趨勢(shì)，驗(yàn)算滿足規(guī)范要求。

（2）鋼束拉應(yīng)力驗(yàn)算。

鋼束拉應(yīng)力利用率如圖4所示。

圖4 鋼束拉應(yīng)力利用率

由圖4可知，拆除施工過程，鋼束拉應(yīng)力均小于容許拉應(yīng)力，施工階段平均利用率達(dá)80.53%，使用階段平均利用率達(dá)95.38%，具有一定的安全儲(chǔ)備，鋼束拉應(yīng)力驗(yàn)算均滿足要求。

4 結(jié)語(yǔ)

以安全、有序、化整為零為原則，確定翡翠老橋總體拆除順序及方法、流程和方案。采用MIDAS Civil對(duì)原橋梁模型進(jìn)行倒拆分析，對(duì)安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，邊跨延遲拆除一個(gè)節(jié)段引起的不平衡力由邊跨支架承擔(dān)效果最優(yōu)。施工階段承載能力的正截面抗彎承載力驗(yàn)算、斜截面抗剪承載力驗(yàn)算、鋼束拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求，為市政橋梁拆除施工提供參考。