空腹式預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋逆向拆除技術(shù)

劉 為 王雪能

中鐵四局集團(tuán)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(jìn)區(qū)奔牛鎮(zhèn)東首，跨越京杭大運(yùn)河，老橋?yàn)榭崭故筋A(yù)應(yīng)力混凝土單懸臂+掛孔，主跨80m,邊跨35m,邊跨橋臺處設(shè)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(cè)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(shè)豎向上橫梁，拱肋間設(shè)平置下橫梁，上下弦設(shè)置立柱，形成空間框架，為了減少短立柱由于強(qiáng)迫變形引起的附加內(nèi)力，將短立柱下端鋼筋交叉布置，做成鉸接。在拱肋平面內(nèi)靠近主墩的左右兩節(jié)間內(nèi)設(shè)置交叉斜桿，以加強(qiáng)各榀橫向聯(lián)系。主橋墩上的立柱間同樣設(shè)置斜桿以增加結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度及滿足懸拼的需要。上弦桿及實(shí)腹段配置預(yù)應(yīng)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(fù)彎矩，預(yù)應(yīng)力索采用7φj15鋼絞線，OVM15錨具。平衡重采用鋼筋混凝土箱體結(jié)構(gòu)，箱體縱向長3m,橫向?qū)?.5m,空箱內(nèi)填筑片石混凝土。

因航道拓寬，現(xiàn)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(zhì)的區(qū)別是：新建橋梁隨著施工步驟的不斷推進(jìn)，結(jié)構(gòu)不斷趨進(jìn)穩(wěn)定，工況不斷趨進(jìn)有利，直至成橋通車，結(jié)構(gòu)處于最佳受力狀態(tài)；與此相反，橋梁拆除則隨著構(gòu)件的不斷支離，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定不斷削弱，施工工況也經(jīng)常處于不利狀態(tài)，因此老橋拆除需對橋梁結(jié)構(gòu)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(jù)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?yàn)橄冉ㄐ聵蛟俨鹄蠘颍聵蚪ㄔ诶蠘蛳掠?5m處，老橋拆除時交通全部轉(zhuǎn)換至新橋上通行，也是本標(biāo)段招標(biāo)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(hù)，封航前應(yīng)辦理好各項(xiàng)海事申請?zhí)刈o(hù)及交通限行手續(xù)。

3 老橋拆除總體思路

根據(jù)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(hù)欄桿及人行道；

進(jìn)一步研究了動態(tài)初始壓潰應(yīng)力和應(yīng)變硬化參數(shù)的相對密度敏感性。結(jié)果表明，兩個參數(shù)均隨著相對密度的增大而增大，可以使用冪函數(shù)進(jìn)行擬合。利用實(shí)驗(yàn)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(tài)力學(xué)性能提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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(biāo)高滿足長臂鎬頭機(jī)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(hù)欄及橋面板拆除

橋面鋪裝拆除時先用碟式切割機(jī)將橋面鋪裝混凝土切割成100cm×200cm的網(wǎng)格，再用風(fēng)鎬逐個進(jìn)行破除，運(yùn)到指定地點(diǎn)進(jìn)行處理。防撞護(hù)欄拆除時先用風(fēng)鎬將人行道板逐塊鑿除吊離，然后破除路緣石，最后用風(fēng)鎬將外側(cè)欄桿基礎(chǔ)混凝土破除。橋面板縱向按5m一個節(jié)間，橫向按1.75m進(jìn)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(jìn)行切割，橫向沿上橫梁邊緣切割，并用油漆劃線標(biāo)記，接著在板端用混凝土鉆孔機(jī)各打兩個孔眼，孔眼內(nèi)穿鋼絲繩后，用小噸位汽車吊或挖機(jī)吊住，然后用碟式切割機(jī)，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(tài)，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(jìn)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(shí)腹段、加勁梁、拱肋、立柱組成的平面結(jié)構(gòu)，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(shè)為60°，則額定起重能力為340t，吊點(diǎn)距艏8.1m，起吊高度25.25m，根據(jù)浮吊負(fù)荷性能參數(shù)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(jù)現(xiàn)場相對標(biāo)高同時滿足長臂鎬頭機(jī)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(yùn)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(jī)就地破碎拆除。

5 施工注意事項(xiàng)

(1)施工前應(yīng)與海事等相關(guān)部門溝通確定準(zhǔn)確的短暫封航時間。

(2)應(yīng)對拆除吊裝的每一個荷載工況和所有臨時輔助結(jié)構(gòu)設(shè)施應(yīng)計(jì)算準(zhǔn)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(jié)合的方式進(jìn)行加固。

6 結(jié)論

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