空腹式预应力混凝土拱桥逆向拆除技术

刘 为 王雪能

中铁四局集团第二工程有限公司 江苏 苏州 215131

正文：

1 工程概述

老桥位于武进区奔牛镇东首，跨越京杭大运河，老桥为空腹式预应力混凝土单悬臂+挂孔，主跨80m,边跨35m,边跨桥台处设平衡重,为单幅桥梁。三榀肋梁组合，间距4m，各榀间由横梁连接，横梁纵向间距5m，横向桥面板净悬臂长度1.5m，桥面全宽11.5m。主墩两侧各长4×5m为空腹段，上弦为加劲梁，梁高1.15m，拱肋下弦高0.9m，拱肋采用抛物线，跨中16m长挂孔为平直段。上弦加劲梁间设竖向上横梁，拱肋间设平置下横梁，上下弦设置立柱，形成空间框架，为了减少短立柱由于强迫变形引起的附加内力，将短立柱下端钢筋交叉布置，做成铰接。在拱肋平面内靠近主墩的左右两节间内设置交叉斜杆，以加强各榀横向联系。主桥墩上的立柱间同样设置斜杆以增加结构的整体抗扭刚度及满足悬拼的需要。上弦杆及实腹段配置预应力索，以抵抗悬臂弯矩及加劲梁的轴向拉力，边跨需承受正负弯矩，预应力索采用7φj15钢绞线，OVM15锚具。平衡重采用钢筋混凝土箱体结构，箱体纵向长3m,横向宽8.5m,空箱内填筑片石混凝土。

因航道拓宽，现有桥梁净空不满足三级航道要求，故需先建新桥后拆老桥。

2 桥梁拆除的原则

1）逆序拆除的原则

拆除老桥与修建新桥最本质的区别是：新建桥梁随着施工步骤的不断推进，结构不断趋进稳定，工况不断趋进有利，直至成桥通车，结构处于最佳受力状态；与此相反，桥梁拆除则随着构件的不断支离，结构的稳定不断削弱，施工工况也经常处于不利状态，因此老桥拆除需对桥梁结构本身有较好的理解，而最基本就是了解老桥成桥施工顺序，采取逆序拆除施工的原则，根据逆序原则，确定老桥拆除施工的步骤。

2）不影响交通的原则

本工程施工顺序为先建新桥再拆老桥，新桥建在老桥下游55m处，老桥拆除时交通全部转换至新桥上通行，也是本标段招标文件中所明确要求的，因此拆迁期间对整个地面交通没有影响，但水上涉及主体吊装需短暂封航和水上交通秩序维护，封航前应办理好各项海事申请特护及交通限行手续。

3 老桥拆除总体思路

根据老桥成桥施工顺序，拆除时遵循逆序拆除的原则，其施工步骤如下：

步骤一，拆除桥面铺装、防护栏杆及人行道；

进一步研究了动态初始压溃应力和应变硬化参数的相对密度敏感性。结果表明，两个参数均随着相对密度的增大而增大，可以使用幂函数进行拟合。利用实验的方法得到了一个显含相对密度的D-R-PH模型，可以给研究不同相对密度泡沫铝动态力学性能提供相关的实验依据。

步骤二，拆除桥面板，不包括加劲梁上与其同宽度的桥面板；步骤三，挂孔拆除；

步骤四，中孔桁架拆除，每半跨各3榀桁架，中跨共6榀桁架，两个半跨先各拆除一榀，每个半跨的剩余两榀则一起拆除；

步骤五，两个边孔的拆除，由于均在岸上，相对标高满足长臂镐头机幅度，边孔将从上至下逐一破除。

步骤六，两个边孔拆除后，拆除拱脚中间的立柱及主墩墩帽、平衡重等。

4 施工方法说明

4.1 桥面铺装、防撞护栏及桥面板拆除

桥面铺装拆除时先用碟式切割机将桥面铺装混凝土切割成100cm×200cm的网格，再用风镐逐个进行破除，运到指定地点进行处理。防撞护栏拆除时先用风镐将人行道板逐块凿除吊离，然后破除路缘石，最后用风镐将外侧栏杆基础混凝土破除。桥面板纵向按5m一个节间，横向按1.75m进行切割，单块最大重量4.7t,桥面板采用逐块拆除。桥面板拆除纵向沿加劲肋边缘进行切割，横向沿上横梁边缘切割，并用油漆划线标记，接着在板端用混凝土钻孔机各打两个孔眼，孔眼内穿钢丝绳后，用小吨位汽车吊或挖机吊住，然后用碟式切割机，使得待拆除桥面板在纵横向之间与相临各板处于脱离状态，最后将桥面板吊出，桥面板拆除按照由跨中向两端逐孔拆除的顺序依次进行。

4.2 挂孔拆除

4.3 中孔拆除

挂孔拆除后，拆除中孔。中孔桁架采用整体拆除，每半跨各3榀桁架，中跨共6榀桁架，本方案中单榀桁架是指由实腹段、加劲梁、拱肋、立柱组成的平面结构，两个半跨先各拆除一榀，每个半跨的剩余两榀则一起拆除。

单榀桁架最大重约150.11t，采用500t浮吊吊装，浮吊水平倾角60°，同挂孔吊装，主吊杆32m时额定起吊重量为340t，满足吊装要求。中孔半跨剩余两榀桁架一次整体拆除，两榀桁架重约317.82t，采用500t浮吊吊装时，水平仰角设为60°，则额定起重能力为340t，吊点距艏8.1m，起吊高度25.25m，根据浮吊负荷性能参数可以满足起吊两榀桁架的要求。

4.4 边孔拆除

两个边孔的拆除，由于均在陆地上，桥面板及部分横梁拆除起重量相对较小均可采用汽车吊吊离，根据现场相对标高同时满足长臂镐头机幅度，边孔拆除将从上至下逐一破除，将破除后的混凝土碎块运出即可。

4.5 主墩墩帽、承台、平衡重拆除

两主墩墩帽及承台及平衡重均位于陆地上，可以直接用镐头机就地破碎拆除。

5 施工注意事项

(1)施工前应与海事等相关部门沟通确定准确的短暂封航时间。

(2)应对拆除吊装的每一个荷载工况和所有临时辅助结构设施应计算准确。

(3)需要注意的是，加劲梁下的立柱与拱肋为铰接，不管是单榀桁架吊装，还是两榀桁架一起吊装，拱肋均是通过立柱悬挂在加劲梁下，由于立柱与拱肋铰接，受拉能力有限， 因此在起吊前采用钢丝绳吊索与SH型齿轮式滑车相结合的方式进行加固。

6 结论

实践证明：通过金牛大桥空腹式预应力混凝土拱桥的成功拆除，证明采用无支架逆向拆除技术在航运繁忙的京杭运河上拆除空腹式预应力混凝土拱桥，对航道通航影响最小，封航次数少占用时间短；由于完全按照空腹式预应力混凝土成桥的逆顺序进行拆除施工，航道中无需搭设支架，安全经济、施工投入小、可操作性强，可为同类桥梁施工提供借鉴。