大跨度变截面连续箱梁桥静力拆除新技术

陆焱 韩国栋 陈飞鹏 姜鹏

（山东交通学院，山东 济南 250300）

变截面连续箱梁桥在中小跨径中最具竞争力，常被使用在跨线、跨航道、城市立交和匝道桥。闭合薄壁箱型截面刚度大，整体性好，顶底板混泥土适应了预应力钢筋分布，满足截面拉压要求，近几十年一直受到青睐。十几年前，由于桥梁建设初期设计理论不完善、设计等级低、管理水平低、施工质量和材料缺陷，箱梁顶板、底板、腹板都出现不同程度开裂，钢束预应力损失严重，跨中下挠程度大，严重影响桥梁刚度和稳定性。对于损害严重的无法加固处理，为确保安全健康运行，将被拆除新建。但是，桥梁拆除施工难度大，安全危险系数高。同时，拆除的桥梁破坏程度和受力性能很难掌握，成为桥梁拆除过程中一大难题。如何高效、快捷、安全拆除桥梁将是未来的一个重要研究方向。

一、概况

新展桥主桥为预应力混凝土变截面连续梁桥，跨西苕溪河既有通行航道，根据杭宁高速公路改扩建工程要求，新展桥主桥通航净空高度不能满足规划航道通航要求（由原四级航道升级为三级航道），并且根据最新的桥梁检测结果，顶板、底板、腹板存在大量裂缝、跨中下挠大，通过加固大修，体外预应力加固，腹板钢板加固、加厚腹板混泥土，底板碳纤维布加固，主桥技术状况评定为三级，新展桥右幅保持双向四车道通行的情况下，拆除原桥主桥左幅后，改造利用原下部结构，在原桥位处新建钢箱梁。

新展桥主桥为50m+70m+50m单箱单室连续梁，采用三向预应力结构，挂篮悬臂浇筑法平衡施工，箱梁顶板宽度为16.25m，底板宽度为8m。

二、方案选择

由于左右两幅相隔距离较近，引桥部分顶升加固继续使用，主桥下部结构改造使用，航道为通航航道，否定爆破拆除方案。机械拆除中，机械凿除方案被否定，原因是通航航道和环保要求不定满足；机械静力切割大节段浮吊吊运方案否定，原因是左侧有特高压输电电缆，无法提供起重浮吊安全工作半径。方案最后确定静力绳锯切割，桥面挂篮小节段分块下放浮运，吊离现场，废料加工厂加工回收用作基础填筑材料，节能环保。

三、主桥拆除

步骤一：先拆除桥梁附属结构，拆除栏杆、护栏、灯柱，起爆面层和桥面铺装层，减轻桥梁自重，采集试验数据。

步骤二：桥面吊车设备起吊，切割两边的翼板，减轻自重，达到卸载的目的，采集数据。

步骤三：切除体外预应力钢束，提前做好安全防护工作，采集数据推算，初步探索桥梁受力性能。

步骤四：搭设边跨拆除支架，采用100t履带吊拆除边跨。对于位于河道内的边跨部分，为方便履带吊装拆除，在河道内搭设履带吊通行栈桥，此阶段均在边跨陆地及河道内完成，不影响既有航道通行。中跨采用挂篮法拆除，贝雷架挂篮拼装需汽车吊上桥。

图1 拆除步骤五

图2 拆除步骤十

步骤五：对于中跨块段，采用挂篮下放拆除，先完成中跨合龙块的切割拆除，块段切割拆除可先完成预切，之后块段下放至停靠在航道内的驳船上，统一运至指定地点实施破碎，此阶段由于运输驳船需停靠在桥位下方的航道内需要封航，如图1所示。

步骤六：贝雷横梁后退，切割拆除中跨10#块，10#块的轨道采用25t汽车吊后移接长，后移已拆除块段的后锚。

步骤七：切割拆除9#块，与切割拆除10#块相同，后移接长已拆除块段上的轨道，后移已拆除块段的后锚。

步骤八：桥梁两边各切割拆除2个块段后，为挂篮纵移准备，在贝雷架纵梁尾部锚固的前提下，后移贝雷横梁，确保贝雷纵梁移动期间的稳定。

步骤九：纵移贝雷架纵梁，在移动至指定位置后，后锚就位并将贝雷架横梁移至指定位置，塞垫承重前支点。

步骤十：重复步骤一至步骤六，挂篮后退，直至中跨拆除至0#块。开始拆除边跨，边跨拆除时先拆除边跨合龙块，支架拆除边跨如图2所示。

步骤十一：100t履带吊依次拆除边跨其他块段，剩余0#块采用150t浮吊拆除。

步骤十二：由于0#块体积较大，为减少切割吊装时间，采用150t浮吊切割吊装拆除，单个0#块重量为374.54t，分割为3个块段切割拆除，采用浮吊切割拆除，浮吊需停靠在中跨航道内，临时封闭航道。

表1 新展桥各阶段最大正应力（MPa）

表2 新展桥各阶段最大主压应力（MPa）

图3 拆除跨中合龙段云图

四、有限元辅助计算

严格按照实际情况模拟各个阶段各项荷载工况，从建桥到成桥、成桥到运营20周年。在维修加固阶段、拆除过程施工阶段，混凝土为时间依存性材料，随时间推移混凝土的收缩徐变。由于开裂下挠和混凝土老化等导致箱梁刚度降低，通过前两个阶段数据采集调整理论计算模型截面刚度。

使用Midas Civil建模，模拟建设施工、运营及拆除施工33个施工阶段，其中建设期为14个施工阶段模拟，加固施工由1个施工阶段模拟，运营期由2个施工阶段模拟，拆除施工由16个施工阶段模拟。Midas Civil计算出各个阶段最大正应力和最大主压应力，如表1和表2所示，计算云图如图3所示。

在拆除过程中，各阶段受力性能通过有限元计算模型大计算达到理论计算值，实测值均小于理论值，各节段正截面最大压应力均小于0.5fck(16.2MPa)，最大主压应力均小于0.6fck(19.44MPa)，满足规范要求。

五、成功拆除

拆除过程严格按照各施工阶段及各分段块推进，采集各个截面应力、应变、挠度变形，施工期间采用动态监测，分级加载，分析处理采集数据，研究决定下一阶段的施工，通过可行性研究确保施工每个环节的施工安全。