市政老桥静力切割拆除和结构离散化分析

张立鹤

（中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，四川成都 610500）

桥梁拆除方案常凭借经验确定，缺乏详细的计算分析，拆除过程存在风险[1-5]。为保证市政老桥拆除工作的施工安全，需要采用正确合理的拆除方法。大跨结构拆除工作中，每个阶段的模拟分析成为必不可少的环节[6]。朱慈祥等[7]按照分解方式总结10种混凝土箱梁桥拆除方法，结合静力切割法和已有的吊装方法，提出6种非爆破拆除方法。杨学祥[8]采用逆向工序法拆除老红星桥，悬臂浇筑节段划分反向切割、吊运拆除，对拆除施工进行监控，通过实测数据验证方法的拆除效果。吴威等[9]系统性地总结连续梁桥的静力切割、支撑方式和各种下放技术。桥梁拆除技术还需进一步完善，施工安全有待提高。本研究结合安徽省肥西县翡翠路老桥的拆除工作，确定合理的拆除施工方法，确保桥梁拆除工程顺利进行，为类似工程提供参考。

1 工程概况

翡翠路位于合肥市肥西县，是沟通合肥市区与肥西县城的重要城市主干道。翡翠路桥老桥是在老桥洲附近跨越派河的市政桥梁，为双线预应力混凝土连续箱梁桥，主桥跨度（40+70+40）m，上部结构为单箱双室，采用挂篮悬臂浇注法施工；桥墩为圆形钢筋混凝土墩；桥下净空60 m×8 m，不满足Ⅱ级航道要求。

2 拆除施工方案

2.1 拆除方法确定

拆除方法比较见表1。

表1 拆除方法比较

由表1可知，针对市政桥梁翡翠老桥，选择对交通干扰小、对原结构损伤小但成本相对较高的静力切割拆除方法较合理。针对净空高度较低的桥梁，建议选择支撑加直接凿除的拆除方式，主桥边跨及主墩两侧01#块箱梁搭设碗扣式满堂支架，主桥跨越派河，跨中截面悬臂端采用静力切割拆除，最后拆除边跨。

2.2 拆除原则

拆除施工应安全、有序、化整为零。拆除前收集资料；拆除时依据结构体系、类型、施工方法，选择安全、低噪、扬尘小的拆除方法；不采用直接破除下部结构等可能造成整体坍塌的拆除方式；废弃物定点处置；施工过程中，布设警示标志；拆除自上而下，禁止高低工作空间同步施工。

2.3 拆除顺序及方法

先拆除第三联主桥9号墩与引桥第四、五联，拆除第三联10号墩主桥与第123、678跨，最后拆除跨派河大道第4、5跨。

老桥拆除立面如图1所示。

图1 老桥拆除立面

拆除顺序按建桥逆序进行，附属工程→桥面铺装→主梁→桥墩盖梁、墩柱→承台、桥台→桩基础。

桥梁结构拆除方法及顺序如表2所示。

表2 桥梁结构拆除方法及顺序

3 主桥倒拆分析

3.1 结构离散化

全桥有限元模型如图2所示。

图2 全桥有限元模型

为配合老桥拆除施工，采用MIDAS/Civil对原桥梁模型进行倒拆分析，对安全性进行评价。

3.2 整体抗倾覆倒拆优化

拆除过程将破坏结构承载能力，为确保不出现的不良受力状态，拆除遵循成桥逆序施工，拆除边跨和中跨时，严格对称拆除可能存在倾覆的安全风险，边跨拆除应始终比中跨推迟1～2个节段，针对推迟1个节段、推迟2个节段的方案分别计算，确定更优方案。

边跨拆除比中跨推迟1～2个节段方案工序比较如表3所示。

表3 边跨拆除比中跨推迟1～2个节段方案工序比较

拆除中跨合龙段时，跨中满堂支架的承载作用较小，主要由边跨支架承担，且边跨支架现浇段最大支反力768 kN；边跨悬臂浇筑段支架最大支反力372 kN。卸除边跨合龙段及边跨支架现浇段时，0#块两侧悬臂浇筑段呈基本对称分布，结构处于自平衡状态，满堂支架仅起维持体系稳定作用。继续逐段卸除中跨各节段，边跨下方设满堂支架支承，随着0#块两侧逐步拆除，不对称拆除引起的不对称荷载逐渐传递至支架上。随着中跨向桥墩方向桥体拆除，边跨相对跨中段延迟拆除1～2个节段对悬臂机构体系整体抗倾覆有利。计算结果显示，方案1支架承担的荷载比方案2小，对脚手架体系施工安全有利，按照方案1实施。

3.3 施工阶段承载能力验算

（1）正截面抗弯承载力/斜截面抗剪承载力验算。

箱梁弯矩/剪力承载率如图3所示。

图3 箱梁弯矩/剪力承载率

由图3可知，正截面抗弯、斜截面抗剪承载率呈对称状，符合悬臂对称浇筑的内力呈现趋势，验算满足规范要求。

（2）钢束拉应力验算。

钢束拉应力利用率如图4所示。

图4 钢束拉应力利用率

由图4可知，拆除施工过程，钢束拉应力均小于容许拉应力，施工阶段平均利用率达80.53%，使用阶段平均利用率达95.38%，具有一定的安全储备，钢束拉应力验算均满足要求。

4 结语

以安全、有序、化整为零为原则，确定翡翠老桥总体拆除顺序及方法、流程和方案。采用MIDAS Civil对原桥梁模型进行倒拆分析，对安全性进行评价，边跨延迟拆除一个节段引起的不平衡力由边跨支架承担效果最优。施工阶段承载能力的正截面抗弯承载力验算、斜截面抗剪承载力验算、钢束拉应力验算满足要求，为市政桥梁拆除施工提供参考。