MIDAS軟件在舊橋拆除中的應(yīng)用

王偉明

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

1 工程概況

MK1206+803瓦盆窯互通主線橋(原圖紙橋名同三公路哈市至省界B3標(biāo)段FK29+278.03大橋)，橋面凈寬2×11.75+2×0.75+2×1.0 m。該橋分左右兩幅，其中右幅線為5×40 m+(2×40 m+31.74+36.26+40 m)預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁，左幅為5×40 m+(2×40 m+36.26+31.74+40 m)預(yù)應(yīng)力混凝土箱型連續(xù)梁。下部結(jié)構(gòu)為圓柱式橋墩，直徑為1.8 m(雙柱)和2.0 m(單柱)，墩身高度在8.0 m～13.7 m間；肋板式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 拆除方案

國(guó)道三莫公路延壽至勝利段改擴(kuò)建工程A3標(biāo)段需拆除箱梁為25+35+25 m單箱雙室箱梁。拆除對(duì)于最大跨徑為35 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及安全要求，總的施工方式為切割、分離、落梁后就地破碎，采用挖掘機(jī)帶破碎錘，對(duì)混凝土進(jìn)行破碎。具體施工過程如下。

(1)臨時(shí)墩支架支架搭設(shè)，采用井字形及三角斜撐整體臨時(shí)墩支架支架。臨時(shí)墩支架支架分為2種型號(hào)，第一種型號(hào)臨時(shí)墩支架支架設(shè)在在1號(hào)墩和2號(hào)墩中間，鋼管柱為采用外徑800 mm壁厚10 mm的鋼管，順橋向間距為2.6 m的兩排鋼管柱用橫撐及三角斜撐連接，橫橋向每排有2根鋼管柱，2根鋼管柱之間用外徑273 mm壁厚8 mm橫撐及三角斜撐連接，同時(shí)臨時(shí)墩支架頂部用2 cm厚管板找平。第二種型號(hào)臨時(shí)墩支架支架根據(jù)橋梁拆除位置的不同改變其設(shè)置位置，嚴(yán)順橋向間距4.6 m布置(支架中心間距4.6 m)。鋼管柱為采用外徑377 mm壁厚6 mm的鋼管，順橋向間距為2.246 m的兩排鋼管柱用橫撐及三角斜撐連接，橫橋向每排有2根鋼管柱，2根鋼管柱之間用外徑273 mm壁厚8 mm橫撐及三角斜撐連接，同時(shí)臨時(shí)墩支架頂部用2cm厚管板找平。

(2)橋梁拆除時(shí)保證道路通車暢通，箱梁拆除順序：2～3墩箱梁→2墩到1墩和2墩跨中位置(距離2墩約14m處)箱梁→1墩到1墩和2墩跨中位置(距離1墩約21 m處)箱梁→0～1墩箱梁，其中，0-1墩箱梁、2～3墩箱梁分別從橋臺(tái)向1、2墩方向拆除。1墩到1墩和2墩跨中位置箱梁、2墩到1墩和2墩跨中位置箱梁從跨中向墩柱拆除。

(3)0～1、2～3墩箱梁拆出時(shí)，橋臺(tái)外3 m處搭設(shè)第一種臨時(shí)墩支架，橋臺(tái)外3+4.6 m處搭設(shè)第二種臨時(shí)墩支架，橋臺(tái)外3+4.6+4.6 m處搭設(shè)第一種臨時(shí)墩支架，3+4.6+4.6+4.6 m處搭設(shè)第二種臨時(shí)墩支架。以此類推采用兩種臨時(shí)墩支架項(xiàng)目搭設(shè)拆除的施工方法，將25 m箱梁分成6段拆除。

(4)1墩到1墩和2墩跨中位置箱梁拆除時(shí)，首先在1墩和2墩跨中位置搭設(shè)第一種臨時(shí)墩支架，第二種臨時(shí)支架間距4.6 m布置在1墩到1墩和2墩跨中。拆除2墩到1墩和2墩跨中位置箱梁方法預(yù)制類似。將35 m箱梁分成8段拆除。

(5)拆除段用2臺(tái)100 t吊車整體吊裝到指定地點(diǎn)。

3 井字形臨時(shí)墩支架驗(yàn)算

在箱梁拆除過程中，有兩處最不利位置，分別是第一處臨時(shí)墩支架布置在1墩和2墩跨中位置(距離1墩約21 m處)簡(jiǎn)稱工況一。第二處是2個(gè)第二種臨時(shí)墩間距4.6 m布置在距離0#臺(tái)或3#臺(tái)約4 m處(橋臺(tái)位置第一段箱梁拆除后)簡(jiǎn)稱工況二。

3.1 承載能力驗(yàn)算

工況一：

在工況一下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為682.5 kN。

臨時(shí)墩支架采用外徑為800 mm，壁厚為10 mm的鋼管，截面面積為0.22 m2。按照公式進(jìn)行驗(yàn)算。

臨時(shí)墩支架的強(qiáng)度滿足要求。

273 mm×8 mm支撐計(jì)算結(jié)果

Φ273 mm×8 mm連接系最大組合應(yīng)力3.04 MPa<[σ]=140 MPa，滿足要求。

在工況二下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為170.63 kN。

臨時(shí)墩支架采用外徑為377 mm，壁厚為6 mm的鋼管，截面面積為6.993×10-3m2。按照以下公式進(jìn)行驗(yàn)算。

臨時(shí)墩支架的強(qiáng)度滿足要求。

273 mm×8 mm支撐計(jì)算結(jié)果

Φ273×8連接系最大組合應(yīng)力7.18 MPa<[σ]=140 MPa，滿足要求。

3.2 穩(wěn)定驗(yàn)算

工況一：

在工況一下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為682.5 kN。

單根鋼管樁在承載能力允許范圍內(nèi)不會(huì)失穩(wěn)，因此以軸心受壓的單根立柱進(jìn)行驗(yàn)算。

鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算公式

N≤[N]=Φ·A·[σ]

回轉(zhuǎn)半徑

鋼管長(zhǎng)細(xì)比

軸心受壓構(gòu)件，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2017)，鋼管軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)φ=0.952

[N]=φA[σ]=0.952×220 000×140=29 322 kN

由上可知：N=682.5 kN≤[N]=29322 kN

臨時(shí)墩支架的穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。

工況二：

在工況二下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為170.63 kN。

單根鋼管樁在承載能力允許范圍內(nèi)不會(huì)失穩(wěn)，因此以軸心受壓的單根立柱進(jìn)行驗(yàn)算。

鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算公式

N≤[N]=Φ·A·[σ]

回轉(zhuǎn)半徑：

鋼管長(zhǎng)細(xì)比：

軸心受壓構(gòu)件，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2017)，鋼管軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)φ=0.952

[N]=φA[σ]

=0.952×6 993×140=932 kN

由上可知：

N=170.63 kN≤[N]=932 kN

臨時(shí)墩支架的穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。

通過MIDAS軟件進(jìn)行支架設(shè)計(jì)，科學(xué)的解決了舊橋拆除中支架設(shè)計(jì)缺少理論依據(jù)的問題，而且MIDAS軟件計(jì)算的結(jié)果不但較手算結(jié)果精度高，而且速度快。還可以根據(jù)不能設(shè)計(jì)結(jié)果在對(duì)比，從而降低施工成本。