洪塘大桥旧桥拆除施工方案设计

林向棋

(福建中医药大学 基建处, 福建 福州 350003)

建成于1990年横跨乌龙江的洪塘大桥位于福州西郊，是连接福州仓山区与闽侯县上街镇的交通要道[1-3]。洪塘大桥全长1 846 m，双向两车道，由于桥上交通量不断加大，对其进行拓宽已势在必行。因使用年限较久、桥位上下游采砂等因素，导致桥梁出现大量病害。经研究论证，洪塘大桥拓宽改造工程采用拆除老桥、拓宽新建8车道新桥的技术方案。洪塘大桥的拓宽改建打破现有交通瓶颈，改善了交通条件，是沟通乌龙江两岸、加强功能组团与核心区联系的重要通道，同时也是分流越江交通量，合理组织交通的需要，对推进上街大学城以及竹岐片区的开发建设都起着重要的作用。

1 拓宽改建工程简介

洪塘大桥拓宽改建工程设计范围为洪塘大桥及两侧接坡，工程起点为仓山区妙峰路，与洪山桥至洪塘大桥拓宽改建一期工程衔接。改建后桥梁全长2 207.782 m，根据地区规划及道路功能定位分析，洪塘大桥主线为城市主干路标准，双向8车道规模，主线设计速度60 km/h。工程内容包括现有洪塘大桥的拆除和新建、两侧接坡道路和三环路互通的改造以及沿线雨污水管线、绿化、照明、交通标志标线等安全防护措施等。拆除工程的重点和难点是主桥桁架和箱梁的拆除，为此，本文主要对这两部分的拆除方案进行分析与设计研究。

2 主桥桁架拆除方案

2.1 主桥段示意图

洪塘大桥主桥段如图1所示。

图1 洪塘大桥主通航孔三角桁架T构示意图Fig.1 Schematic diagram of the triangle truss T structure of Hongtang Bridge's main navigable spans

2.2 桁架拆除方案设计

2.2.1 拆除桥面系

桥面系及附属设施包括照明路灯、防撞护栏、人行道、混凝土桥面铺装等。桥面系从高向低逐跨拆除，产生的废碴不能在桥面上就近堆放。照明路灯、混凝土桥面铺装等采用破碎机和挖掘机配合破除后装车运出场外。人行道及防撞护栏采用风镐结合人工拆除，先拆除栏杆，后拆除桥面钢筋混凝土，桥面卸载和拆除垃圾卸载顺序从跨中对称向桥墩处进行。拆除的废渣用手推车分别运送到桥梁的两端，再装车送至指定地点。

2.2.2 拆除主桥桁架

将主跨跨中的剪力铰拆除、切割，把主桥分成两个独立的T构。首先拆除西侧T构，将该T构与边墩的拉压杆支座脱开。而东侧T构与边墩的拉压杆支座保持连接。利用两台龙门吊对称吊住需要拆除的杆件，并尽量保持同步进行杆件的

切割与吊运。桁架杆件以及梁结构的拆除严格按照拼装时的逆序进行。每个节段首先拆除T形小纵梁和横梁，然后按图2顺序分别拆除斜杆、下弦杆。拆下的构件，由龙门吊下放到水面的驳船运走。当西侧T构的上部结构拆除完成后，按同样的方法拆除东侧T构桥梁。构件的切割采用盘锯或钻石链锯。三角桁架T构的杆件编号与拆除顺序编号一致，如图2。

2.2.3 拆除下部结构

围绕下部结构墩身搭设钢管脚手架。由上至下逐段逐块用盘锯或钻石链锯切割盖梁和墩柱，并用龙门吊吊运拆除。水下构件由潜水员进行水下切割作业。

图2 T构桁架杆编号及拆除顺序Fig.2 Number and demolition order of the T structure truss bar

2.3 有限元分析

2.3.1 立柱最不利工况下的最大轴力计算

利用MIDAS软件对西侧的T构柱进行建模，分析计算支架立柱所受轴力大小[4-5]。选择拆除图2中的1、3、7、11、15号杆后作为第一、二、三、四、五阶段。各个阶段支架最大轴力立杆的单元号及最大轴力值如表1所示。

表1 立杆最大轴力值Tab.1 Maximum axial forces of the upright stanchion

2.3.2 立柱稳定承载验算

由表1可知，在整个T构柱桁架拆除过程中，立杆出现的最大组合轴力值为18.8 kN，单元号为489，取此杆作为最不利的承载力进行验算。经MIDAS软件计算，立柱可提供最大荷载为58.5 kN，远大于18.8 kN，故满足要求。

2.3.3 贝雷梁及钢管立柱承载力验算

主桥段的主跨部分采用双排单层贝雷梁，非主跨部分采用单排单层贝雷梁，利用MIDAS建立有限元模型进行分析，有限元模型如图3所示。

(a)主桥段主跨Midas分析模型

(b)主桥段非主跨Midas分析模型图3 MIDAS分析模型Fig.3 MIDAS analysis model

经MIDAS软件计算，主跨和非主跨贝雷梁提供的最大荷载均为2 388 kN，远大于主跨钢管立柱可出现的最大轴力值1 232 kN和非主跨钢管立柱可出现的最大轴力值297 kN，故满足要求。

3 箱梁的拆除

3.1 连续箱梁桥段示意图

洪塘大桥西侧“滩孔”连续箱梁桥段如图4所示。

图4 洪塘大桥西侧“滩孔”连续箱梁桥段Fig.4 The continuous box girder bridge section of Hongtang Bridge’s west “beach spans”

3.2 导梁设计

3.2.1 荷载计算

根据洪塘大桥设计图纸可知，连续梁桥段每跨沿纵桥方向的箱梁截面是变化的。跨中的箱梁截面基本相近[6-7]，端部取各跨端部产生最大荷载的截面进行计算，最终连续梁各跨箱梁的线荷载如图5所示。

图5 单跨连续梁线荷载分布Fig.5 Linear load distribution of continuous single-span box girders

3.2.2 有限元分析

在最不利情况下(即整根预制箱梁荷载全部作用于钢桁架导梁上)，利用MIDAS进行有限元分析，计算最不利杆系的最不利内力值，有限元模型如图6所示。

图6 钢桁架有限元模型Fig.6 Finite element model of the steel truss

由于上、下弦杆分别是受力压弯与拉弯构件，而斜杆与竖杆是轴压与轴拉构件，钢桁架的最大内力值如表2所示。

3.2.3 稳定承载力验算

由表2可知，弦杆的最大组合压力值为13 232.8 kN。取此杆作为最不利的承载力进行验算。经MIDAS软件模拟计算，最大受压弦杆可提供的最大荷载为15 287 kN，远大于13 232.8 kN，故满足要求。

表2钢桁架构件最大内力值

Tab.2Maximuminternalforcesofthesteeltruss’scomponents

结构构件基本组合弯矩/(kN·m)基本组合压力/kN基本组合拉力/kN上弦杆013232．80下弦杆005936．4横杆221．600斜腹杆102236．90斜腹杆2001868．2竖杆1026．20竖杆20016．5

横杆最大组合弯矩值为221.6 kN/m，取此杆作为最不利的承载力进行验算。经MIDAS软件计算，最大受弯横杆的抗弯强度为63.2 MPa，远小于钢材抗弯强度设计值215 MPa，故满足要求。 同理可模拟分析出最大受拉弦杆等其它杆件的受力情况如表3，由表3可知，箱梁承载力均符合要求。

表3 箱梁杆件承载力稳定性情况

4 结语

对洪塘大桥旧桥拆除工程的施工方案进行了合理化设计，重点选取拆除工程中的主桥桁架和箱梁这两个重点和难点部分作为分析和研究对象，通过MIDAS软件进行模拟计算分析，发现它们的承载力均满足规范要求，这对保证洪塘大桥旧桥的安全和及时拆除具有重要的指导意义和决策价值。

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