连续箱梁桥顶推拆除受力分析

耿立伟

摘要：本文结合北江大桥顶推拆除项目，分析桥梁在顶推过程箱梁受力情况，根据分析结果提出切实可行的改善措施，将理论计算结果与顶推拆除过程施工监控结果对比分析，理论计算与实测数据吻合较好，模拟计算能够满足施工要求，为其他类似桥梁拆除提供依据和借鉴。

关键词：桥梁拆除；顶推施工；受力分析；施工监控

Abstract: combining with the beijiang river bridge pushing demolition project, analysis in pushing process box girder bridge force, according to the results of analysis and feasible improvement measures, the results of theoretical calculation and pushing demolition construction process monitoring results analysis, the theoretical calculation of the good agreement with the measured data, the simulation calculation can meet the construction requirements, for other similar Bridges provide basis and reference for demolition.

Keywords: bridge demolished; Pushing the construction; Stress analysis; Construction monitoring

中图分类号： U445.6文献标识码：A 文章编号：

近年来，公路交通事业蓬勃发展，交通量迅猛增加，超载车辆增多，使得一些桥梁存在不同程度病害，这些桥梁面临着桥梁拆除重建。桥梁拆除比新建桥梁有更多未知因素，是一项高风险、高难度、高技术含量的工作。目前国内尚无桥梁拆除设计、施工规范等，因此，对于桥梁拆除的分析和研究势在必行，也是非常有必要的。本文以北江大桥顶推拆除施工为依托，介绍在顶推拆除过程中桥梁受力情况，为桥梁顶推拆除提供理论依据。

一、工程概况

北江大橋主桥为（40+7×50+40）m的9孔连续箱梁，上部结构采用预应力混凝土箱梁。施工时，采用顶推施工P.C连续箱梁方法施工，全梁段划分为16段，首段和末段梁长为14.92m，标准梁段为16.67m，逐段浇筑、逐段顶推的水平顶推施工。

该桥跨越顺德水道，由于航道整治通航等级提高，需对该桥进行改扩建，先在原桥两侧修建新桥，待完成后转移交通至新建桥，然后拆除旧桥，在旧桥位置建立重建桥，最后左右每侧各两分幅桥梁合二为一，形成整体。

根据北江大桥的结构特点、地理位置等情况，拟采用顶推拆除施工。北江大桥建桥时设置的临时预应力束已拆除。为了确保顶推拆除施工安全，了解箱梁的受力情况，在桥梁拆除施工前，对该桥的施工过程进行有限元分析。

二、桥梁顶推拆除过程分析计算

1、桥梁顶推拆除计算模型

为了解顶推拆除施工过程中箱梁的受力情况，采用有限元软件MIDAS Civil建立三维计算模型进行分析计算。

2、顶推拆除模拟计算分析

经过有限元软件计算发现，顶推过程中最不利位置为墩顶截面和悬臂端部，得到以下主要计算结果：

(1)顶推过程中，顶推悬臂长度为20m时，箱梁墩顶和跨中截面的抗弯承载力、抗剪承载能力可满足要求。顶推悬臂长度为20m时，箱梁截面上下缘压应力可满足规范要求，但箱梁截面上缘出现拉应力，超过抗拉强度标准。

(2)顶推拆除过程中，各阶段最大挠度均发生在悬臂端，最大挠度发生在悬臂长度为50m时，其最大挠度为984mm。

(3)顶推拆除过程中，各阶段箱梁最不利内力发生在悬臂长度为50m时，最大剪力及最大负弯矩、大应力在50m悬臂根部，最大正弯矩在第二跨50m距墩约2L/3距离的截面处。

3、顶推拆除解决措施

计算结果表明，若不采取任何措施，混凝土箱梁最大悬臂阶段弯矩较大，箱梁截面拉应力超限，梁体出现裂缝后，在顶推过程中反复荷载作用下，箱梁刚度降低极快，梁体易出现严重裂缝甚至断裂的情况，为保证施工安全顺利进行，项目部组提出以下三种解决上述问题的措施：

(1)为减小顶推过程中悬臂长度，顶推拆除前，在箱梁前端设置30m长钢导梁。

(2)在箱梁顶面连接一定长度的钢箱梁，使钢箱梁与混凝土箱梁共同作用，形成一个组合结构。

(3)在顶推前端的箱梁顶面设置辅助索塔加体外预应力束来改善箱梁受力情况。

同样，采用有限元模拟分析计算结果表明，三种方案是可行的，有效的降低了悬臂过大带来的过大内力和应力。

从施工角度分析，采用钢箱梁方案钢箱梁与混凝土的连接构造复杂，难以保证同一截面位置钢材与混凝土共同受力；采用体外预应力，顶推过程中会出现多次张索、放索，施工繁琐。采用钢导梁顶推拆除与原桥成桥施工时结构受力工况类似，也可利用原顶推施工中埋设的导梁接头、拉锚器等预埋件。

综上所述，项目组决定采用架设钢导梁反顶推法进行拆除施工。

三、桥梁顶推拆除施工过程测试分析

1、顶推拆除过程测试

为了解箱梁受力状态，在顶推过程对箱梁的应变和变形进行施工监控。桥梁顶推拆除过程采用智能弦式数码应变计对各跨墩顶、跨中截面等截面进行应变测试。同时，桥梁顶推拆除过程采用精密水准仪对箱梁变形进行实施监控，测试截面为各跨墩顶、跨中截面进行变形测试，变形测点对称于桥面中心线布置。

2、顶推拆除过程测试结果

将梁段顶推前后混凝土箱梁应力变化实测值与理论值对比，取19#梁段顶推前后测试结果，跨中截面实测应力增量最大值为1.48MPa，最小为-3.04MPa，理论计算应力增量最大值为3.02MPa，最小为-4.80MPa，从测试数据结果看出，箱梁实测应力变化与理论变化趋势基本一致，且小于理论值，未超过箱梁混凝土抗拉、抗压强度。由于正负弯矩反复交替出现，靠近钢导梁连接段截面有裂缝开展和闭合现象，应力增量过大。直至整个顶推过程结束，钢导梁连接段仅出现裂缝开展和闭合交替现象，未发生导梁失效现象。

将梁段顶推前后混凝土箱变形实测值与理论值对比，取19#梁段顶推前后测试结果，跨中截面实测变形最大值为37mm，最小为28mm，理论计算变形最大值为41mm，最小为23mm。从测试数据结果看出，主梁线形与理论值误差约20mm，仅在靠近钢导梁连接段截面变形较大，最大为28mm，由于靠近钢导梁连接段截面有裂缝开展和闭合，箱梁刚度削弱严重，使得钢导梁尾变形较大，整个顶推过程钢导梁尾端变形最大，为450mm。顶推过程发现，箱梁和导梁变形并未影响顶推过程，箱梁顶推顺利完成。

四、结论

针对桥梁顶推拆除施工采用钢导梁改善顶推拆除受力状态，分析顶推过程中桥梁受力情况，并将实测应力和变形与理论计算数据进行对比发现，实测值小于理论值，为桥梁顶推拆除施工提供理论依据，有效指导和控制施工，可为其他类似桥梁拆除提供参考。

参考文献

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