无支架逆序拆除柔性系杆拱桥施工技术

　　摘要：针对柔性系杆拱桥结构特点及现场施工条件，论述了柔性系杆拱桥拆除所采用的方法，重点说明了无支架拆除过程中柔性系杆钢束预应力释放及拱肋内力控制问题，详细阐述了该类型桥梁各构件拆除的步骤和方法，形成了较为完整的柔性系杆拱桥拆除施工工艺，为类似桥梁拆除提供了借鉴。
　　关键词：柔性系杆拱；拆除；无支架；逆序；施工技术
　　1 工程概况
　　苏南运河是京杭运河的重要组成部分，现为四级航道。为提升航运能力，促进经济快速发展，江苏省启动了苏南运河三级航道整治工程，航道口宽由原来的60m拓为90m。苏南运河苏州段现有跨运河桥梁38座，大部分修建于上世纪90年代，通航净宽不能满足此次整治要求，需拆除重建。
　　平望运河大桥即为其中需拆除重建桥梁之一[1]。该桥建成于1996年，位于苏州吴江市平望镇境内的318国道上；如图1所示，主桥为跨径70m的钢筋混凝土柔性系杆拱，拱轴线采用二次抛物线，矢跨比为1/5；拱肋中心距11.8m，桥面净宽10.25m。
　　
　　图1平望运河大桥结构总图（单位：cm）
　　该桥拱肋采用工字形断面，高1.8m、宽0.9m，两拱肋之间由6根风撑联结，端部两拱脚之间由箱形断面的端横梁连接。柔性系杆采用12束7φj15.24钢绞线，分别锚固在两端拱脚处，待系杆张拉完之后，用C40细石混凝土封固。整个行车道通过吊杆作用在拱上，吊杆间距5m，每根吊杆采用8φj15.24钢绞线，外用钢套管，内填橡胶沥青防腐。吊杆悬吊中横梁，纵梁及桥面板均搁置在中横梁的牛腿上，中横梁采用预应力混凝土梁，每根梁长12.8m，高0.95m，宽0.5m，每根预应力筋采用6φj15.24钢绞线。桥面铺装采用30#混凝土，平均厚度为20cm。
　　2 拆除方案
　　鉴于柔性系杆拱为外部静定、内部一次超静定结构，拱肋单独承重，柔性系杆只提供水平拉力，行车道构件（桥面板、横梁等）通过吊杆悬挂于拱肋上的结构特点。由于该桥横跨苏南运河，该段运河为水运主通道，船舶航行密度很大，地方海事部门明确要求桥梁拆除期间不能压缩航道，持续断航时间每天不能超过3小时的通航要求。本桥拆除充分利用拱肋承载能力，通过分步释放柔性系杆钢束预应力，在确保结构稳定的前提下逐步拆除各构件。
　　3 拆除过程中拱肋的受力分析
　　本桥拆除的重点是拆除过程中系杆拱结构的稳定性，即要确保拱肋受力在承载能力范围之内，这就需要根据构件的逐步拆除，拱肋所受荷载不断减小，逐步释放柔性系杆钢束预应力。
　　根据计算，遵循逆序拆除及确保拱肋受力在承载能力范围之内两大原则，该桥柔性系杆钢束预应力释放的步骤，分七个工况进行拱肋受力分析：
　　工况一：先释放柔性系杆4根钢束；
　　工况二：对称拆除两端各五孔桥面铺装，释放柔性系杆第5根钢束；
　　工况三：拆除跨中四孔桥面铺装，释放柔性系杆第6根钢束；
　　工况四：对称拆除两端各五孔桥面板，释放柔性系杆第7根钢束；
　　工况五：拆除跨中四孔桥面板，释放柔性系杆第8根钢束；
　　工况六：对称拆除两端各四根中横梁及搁置在其上的边纵梁，释放柔性系杆第9根钢束；
　　工况七：拆除跨中五根中横梁及搁置在其上的边纵梁，释放柔性系杆第10根钢束；最后浮吊四点整体吊起单拱，释放柔性系杆最后两根根钢束后，移走拱肋。
　　结构计算及整体稳定分析采用Midas/civil有限元分析软件，离散结构采用三维空间模型，离散单元包括拱肋、风撑、吊杆、中横梁、端横梁、纵梁、桥面板，计算模型见图2，各工况下拱脚、3L/8、拱顶内力计算结果见下表：
　　
　　图2计算模型
　　各工况拱肋控制截面内力计算结果汇总表
　　验算控制截面 拆除施工工况
　　 工况一 工况二 工况三 工况四 工况五 工况六 工况七
　　拱脚 
　　7944.4 6998.7 6404.9 4902.7 3959.7 3011.1 2143.0
　　
　　  229.5 471.4 159.8 543.8 48.9 407.9 33.5
　　3L/8 
　　6461.8 5774.8 5212.2 4120.9 3227.5 2560.1 1752.9
　　  323.0 674.1 260.7 818.2 161.7 743.4 88.2
　　拱顶 
　　6363.0 5660.5 5129.8 4013.8 3171.0 2488.6 1715.8
　　  592.0 1557.9 454.6 1988.7 236.2 1415.1 74.0
　　各种受力受力情况下验算及稳定计算，均满足要求。
　　4 主要构件拆除方法
　　（1）桥面铺装：先用碟式切割机将桥面铺装混凝土切割成网格，再用风镐逐个进行破除。
　　（2）桥面板：先找出湿接头及铰缝位置，凿断后逐块吊离。
　　（3）中横梁及边纵梁：该桥单根中横梁重约18t，每根中横梁在两端由吊杆悬吊；纵梁搁置在中横梁端头的牛腿上；拆除时纵梁通过用型钢简易加工的扁担梁搭在中横梁两端，待中横梁两端吊杆截断后与之一起用浮吊吊离。
　　（4）拱肋及风撑：该桥单根拱肋重约180t，单根风撑重约10t；先拆除风撑，用风镐在风撑与拱肋接头处将其凿断，然后用浮吊吊离；拆除风撑前，单根拱肋均用缆风绳拉住；单根拱肋拆除采用2台150t浮吊协同作业，吊装时吊点布置见图3。
　　
　　图3拱肋吊装吊点布置图（单位：cm）
　　(5)柔性系杆钢束预应力释放：先小心凿除包裹柔性系杆钢束的40#小石子混凝土，然后在距离拱脚前端端面1m处，见图4，剥除缠裹在预应力钢束表面的塑料或玻璃纤维布，再用气割将预应力钢束在此处割断。
　　
　　图4柔性系杆钢束预应力截断位置图（单位：cm）
　　5 结语
　　平望运河大桥柔性系杆拱采用无支架逆序拆除施工，自2011年4月8日开始，5月10日结束，历时33天，因部分构件水上浮吊吊装所需断航2次（每次3小时）；拆除总面积717.5m2，合计钢筋混凝土753m3；施工投入主要包括人工费约10万元、机械台班费约30万元、其它费用约10万元，费用总计约50万元；折合每平方米桥梁拆除费用约697元，每立方米桥梁拆除费用约665元。
　　上世纪九十年代，苏南地区出于对特殊地质条件的考虑，修建了大量的梁拱组合桥，尤以跨越苏南运河最多，系杆拱是其中最具代表性的桥型。近年来随着国家大力发展内河水运及建设高等级航道网战略的实施，一大批刚建成十多年的梁拱组合桥需拆除重建。本文针对柔性系杆拱这一特殊桥型的拆除施工进行了总结，希望能对梁拱组合桥梁的拆除提供借鉴，推动桥梁拆除这一新兴行业的发展。
　　
　　参考文献
　　[1]江苏省交通科学研究院，《318国道青平段平望运河大桥施工图设计》1994.
　　[2]金成棣著.《预应力混凝土梁拱组合桥梁：设计研究与实践》[M].北京：人民交通出版社，2000.
　　[3]JTGD62－2004，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2004.
　　[4]高振峰主编.《土木工程施工机械实用手册》[M].济南：山东科学技术出版社，2005.

《无支架逆序拆除柔性系杆拱桥施工技术》

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