「内容分享」精密拆除施工技术在大跨预应力混凝土变截面桥梁中的应用

胡海东

浙江交通金州交通建设有限公司

摘要大量早建混凝土连续桥面临拆除重建，但其结构受力条件复杂，拆除难度大，施工技术要求高，拆除过程中安全风险高。针对浙北高端水路网集装箱运输航线建设项目港区一标标段中山大桥的实际情况，提出合适的详细桥梁拆建方案，并采用Midas土木工程有限元法分析软件验证该计划并为现有计划提供更好的解决方案。用于提供为桥梁拆除施工提供有力参考。

关键词连续梁桥、分块切割、钢管支架、绳锯切割、

作者简介胡海东，男工程师，从事桥梁建设相关工作。

0简介

混凝土连续梁桥拆除重建工程受到初始设计理论、施工工艺、管理技术水平、建筑材料的、施工监控等诸多不利因素的影响。一些现有的混凝土连续梁桥面临着很高的拆除风险。一般来说，桥梁结构的拆除主要采用爆破、直接拆除、机械吊装等建筑物拆除方法[1]。目前，桥梁拆除方法大致分为爆破拆除和机械拆除两大类，每一类又包含多种不同适用范围的拆除方法[2,3]。张英等[4,5]结合具体桥梁拆除工程，总结了跨江公路桥梁拆除的施工流程以及拆除施工的相关注意事项。蒋洪涛[6]讨论了拆除混凝土箱梁的结构分析理论和方法，包括拆除混凝土箱梁的结构受力特征和混凝土箱梁桥的状态预测方法。景伟伟等[7]采用指标体系法，根据拆除规模、桥梁位置特征、施工工艺等指标，构建了桥梁拆除工程施工安全总体风险评估指标体系。

在桥梁拆除施工过程中，研究人员对桥梁拆除过程进行数值模拟，分析过程中结构的受力和变形特征，确保施工进度安全顺利。于冰冰[8]利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了桥墩独立的公共节点模型，再现了桥墩从受力到失稳、倒塌、爆炸形成的整个过程。杨元辉[9]以立交桥爆破拆除为例，利用数值模拟研究复杂环境下桥梁爆破拆除技术和安全技术，实现安全有效的拆除爆破。冯建平[10]研究了钢筋混凝土结构爆破拆除的数值模拟过程，建立了钢筋混凝土结构。通过简单支撑桥墩和钢筋混凝土的单独公共节点模型的板梁桥再现了桥梁的倒塌过程。结构。

一些预应力混凝土桥梁的研究重点是爆破拆除施工，但有些桥梁的拆除受到周围环境和通航要求的，不宜采用爆破施工。本文结合浙江省北方先进航道网络集装箱运输通道建设项目港区一标段中山大桥拆除工程，通过数值模拟分析，提出了详细的拆除施工方案。大跨预应力混凝土变截面桥为实际工程提供参考资料

1项目概况

浙北先进航道网络集装箱运输通道建设项目港区第一标段中山大桥全长353米，桥面总宽度45米，紫紫苏航道上跨已航区宽60米，航行三层集装箱船，通过拆改改造达到目的。主桥为3跨预应力混凝土变截面连续梁，引桥为8跨分离式预应力小箱梁。水路如图2所示。中山大桥浮桥、引桥、引桥及桥台设有4处钢伸缩缝，其余为连续桥面。两侧无动力桥主梁部分采用单箱双室。梁底宽度79m，两侧采用悬臂，板长13m，中宽桥采用单箱三室截面，底宽13m，悬臂板长度两边都是25m。

2细化拆除方案

本次拆除工程针对中山大桥划定范围内的桥梁结构，包括主桥上部变截面预应力混凝土现浇箱梁结构和引桥小箱梁。盖梁、柱、承台、12m、08m钻孔桩、桥梁管线、装饰拱及配件等。按照改变拆桥顺序、新建桥梁的基本原则，先拆除桥面铺装及辅助工程.接下来拆除主跨合龙并拆除主跨节段梁。分段拆除桥梁后，边跨拆除，引桥也同时拆除。桥面段主要负责桥梁拆除现场翼缘、顶板、腹板、楼板的切割拆除，拆除现场如图3所示。

图1中山大桥现状下载原图

图2中山大桥航道现状原图下载

为减少施工对船舶航行的影响，主桥中跨采用无损线锯切割工艺拆除，边跨则切割至0号区块附近。跨中切割时，沿原断面施工缝留约50cm的切口，避免切割预应力锚头。非机动车道中心跨划分为17个区块，非机动车道中心跨拆除如图6所示。

中山大桥边跨拆除时，沿腹板支撑落地钢管柱，如图7所示。沿桥梁方向布置四排钢管柱，钢管并排两排布置，尺寸为3008mm。钢管柱采用水平支撑和剪式支撑连接固定，基础采用钢筋混凝土条形基础，钢管桩周围钢板预埋焊接。

图7落地式钢管柱支撑布置图主桥公路拆除

中山大桥中跨公路桥采用单箱三室结构，由于公路箱梁宽度较大，除华龙段外均采用6-1号节段梁施工。半宽切割和提升举升重量范围为50至5079吨。切割主跨时，沿原断面施工缝留约50cm的切口，避免切割预应力锚头。中跨汽车车道分为17块，拆除顺序如图8所示。

图8高速公路封堵分梁半跨拆除示意图下载原图

即使中山大桥边跨拆除，落地钢管柱仍沿腹板受支撑。布局如图9所示。

24金刚石绳锯切割工艺

液压金刚石绳锯切割是利用液压马达驱动金刚石绳，使切割面高速移动，对切割体进行抛光，完成切割任务。金刚石绳锯机的切割步骤如下

1）固定绳锯机和导轮，用化学锚栓固定绳锯主三脚架和辅助三脚架。导向轮必须安装平稳，轮缘必须与中心线重合。严格执行表面切割速度和绳孔安装精度要求，确保切割。

2）安装绳索，将金刚绳按确定的切割图案按一定顺序缠绕在驱动轮和辅助轮上，绳索的方向必须与驱动轮的驱动方向一致。

3）相关操作系统的连接及安全防护技术措施根据现场情况，水、电气、机械设备及其他相关管道的连接应适当规范、相对集中，并严格遵守布线布局。安全驾驶程序，防止事故多发、人员多、辅助设备、物资随意摆放、布置，造成事故隐患。

4）切割时，启动电动机，通过控制面板调节主动轮，增大张力，确保金刚绳张紧适当，供给循环冷却液，然后启动另一台电动机带动主动轮行驶。金刚绳被旋转并切割。

3数值模型验证

31基本假设和计算模型的建立

采用有限元分析软件MidasCivil对既有中山桥拆除过程进行模拟，模型效果如图10所示。具体建模过程如下

1）材料根据现场测量，混凝土强度大于50MPa，根据设计图纸采用C50混凝土，预应力筋按设计采用1860钢丝。

2）截面变截面箱梁。

3）单元采用梁单元造型，由80根主梁和474个肘板组成。

4）边界条件主梁、桥墩采用一般支撑，支架与支护单元边界采用弹性连接模拟。

5）载荷自重载荷、预应力载荷、两级恒载荷、温度载荷。

32主桥公路拆除各种工况计算

车道拆除工作根据拆除顺序可分为两种工况工况1支撑全部钢管的工况，工况2直至最后剩余的支撑间隙。两种工况下的最大支撑反力、最大剪力和最大弯矩的计算总结如表1所示。由表1可见，钢管支撑的结构支撑反力、剪力、弯矩均满足要求，对拆除桥梁采用临时钢管支撑可改善结构应力和变形。

图9车道侧断面支架布置图另外，该账号推送的内容仅代表作者观点，与账号运营者无关。建议读者核实帖子的真实性。本账号不承担任何责任。