中心城区大跨度跨江双曲拱桥拆除技术研究

中心城区大跨度跨江双曲拱桥拆除技术研究

李涛

东莞市路桥投资建设有限公司 广东市东莞市 523000

摘要：本文以赣州市南河大桥为依托开展研究，结合目前桥梁拆除技术及双曲拱桥的拆桥方法调研，针对中心城区大跨度跨江双曲拱桥承载能力进行评估，然后根据病害情况研究其桥梁拆除的技术方法，厘清拆桥全过程的结构受力特点和施工控制策略，保障桥梁拆除中的安全性，并对施工过程控制进行深入研究，通过对比各种桥梁拆除方法，总结出适用与中心城区条件及周围环境的双曲拱桥拆除方法。

关键词：中心城区；双曲拱桥；拆除；支架；施工控制；

引言

我国在20世纪80年代交通基础设施建设蓬勃发展时期修建了大量的钢筋混凝土双曲拱桥，特别是在城市区域。然而，由于双曲拱桥预制装配的建造工艺，其整体性较板拱桥差，在动荷载作用下的开裂风险更高，当病害特别严重时则需拆除重建。但目前我国还没有拆桥方面的规范和建立桥梁拆除的研究体系，加之旧桥资料缺失，受力构件存在不同程度的病害情况，拆桥过程中不确定因素较多，形成了造桥易拆桥难的局面[1]。

一、工程概况

本文以江西省赣州市南河大桥为工程背景，南河大桥建设于1991年，大桥总长320米，宽16.5米，主桥上部结构为3孔等截面U型肋双曲拱，单跨跨径80m，桥面宽为16.5m，现状南河大桥跨越章江，连接老城区与章贡新区，为两岸人民的交通便利和经济活动起到了重要作用。2014年经过评定，大桥整体技术状况等级为D级，为不合格状态。随着水南新区的建设和发展，南河大桥的健康状态及使用年限堪忧，使用功能不足，不满足改造后荷载需求，需拆除新建，但南河大桥处于中心城区上跨章江，相关管理部门要求拆除桥梁施工须环境友好，噪音小，对周围建筑影响小。

二、双曲拱桥拆除设计

1、拆除方案

对南河大桥拆除方案进行初步研究与对比分析，确保大桥拆除方法满足安全快速且对周围环境影响较小的工程目标，也为中心城区拆桥工作提供更多可供借鉴的方法。鉴于在城市中进行桥梁的拆除工作势必要考虑到周边的影响，爆破后结构出现异常的倒塌现象，故不适合采用爆破法进行施工。若采用吊移法拆除时应慎重考虑分段方法，考虑主拱一般都有合拢段，所以可以按照完全逆序法。

综上所述，在双曲拱桥的拆除施工方法中优先采用支架法[2]，然后根据桥梁的实际情况结合人工拆除和机械拆除等方法，并且通过起吊设备将拆除构件运离现场，在确保不会对周围居民及附近建筑造成影响的前提下，提高施工进度。

2、研究方法及关键问题分析

借助有限元软件对拆桥全过程进行仿真分析，鉴于拆桥过程中结构的时间历程变化参数基本稳定，因此考虑重点将是结构的变形及承载能力的下降，确定各个拆桥过程的关键受力问题及后期施工中需要注意和控制的问题[3]。连续拱桥在拆除过程中桥墩可能会产生不平衡的水平推力，为确保能继续使用原桥下部结构，拆除施工中要严格控制桥墩承受的不平衡水平推力和桥墩水平位移、墩身混凝土拉应力及混凝土开裂；为确保施工安全，防止待拆除上部结构出现问题而影响下部结构，也需要严格控制拱肋混凝土拉压应力、拱肋混凝土裂缝宽度、拱肋挠度和轴线偏位等，这将是本文研究中需要解决的关键问题。

三、大跨度双曲拱桥拆桥过程的受力分析

1、整桥拆除工艺及分析方法

双曲拱桥拆除顺序与其建造顺序正好相反，其施工顺序为：桥面附属结构物—桥面铺装—拱桥填料—拱上立柱—横系梁—拱肋—墩台及基础拆除。为了满足上述拆桥过程，需要在拱肋下部设置支架，对拱桥结构形成多点连续支撑，降低拆桥过程中因为不对称卸载引起的拱肋弯矩以及桥墩不平衡力。

根据有限元模拟，大桥拆除分为两个阶段。即在拱下搭设支架，第一阶段拆除拱上结构，第二阶段拆除主拱圈。整个拆除过程应遵循分层、分区、对称拆卸的原则。主桥的施工过程中，主要关注各施工阶段结构受力及变形情况、拱肋关键截面的受力情况和拱肋上的最大拉压应力。

2、拆桥全过程的受力分析及结果

（1）拆除第一阶段桥面板时，位移变形很小，这主要是拱肋由支架支撑，变形较小以及受力较小。从拱肋应力分布来看，最大压应力不超过2MPa，最大拉应力不超过0.5MPa，这对于钢筋混凝土拱桥而言是非常安全的，因此结构安全满足要求。此外，边墩的不平衡水平力为33.6kN，非常小，在安全可控范围内。

（2）拆除拱上立柱时，从拱肋应力分布来看，最大压应力不超过2MPa，最大拉应力不超过0.5MPa，结构安全满足要求。此外，边墩的不平衡水平力非常小，在安全可控范围内。

（3）拆除第一部分拱肋时，边跨与中跨的弯矩因为拱肋由支架支撑受力较小。从拱肋应力分布来看，最大压应力不超过1MPa，最大拉应力不超过0.5MPa，此外，边墩的不平衡水平力非常小，在安全可控范围内。因为拱肋的边界条件和荷载都没有变化，拆除剩余拱圈时的位移、弯矩和轴力分布基本不发生改变。

结束语

本文利用Midas软件对南河大桥的拆除过程进行模拟计算，对实桥拆除的全过程进行对比分析，研究双曲拱桥拆除顺序等因素对桥梁稳定性的影响，采集拆除过程中桥梁变形、应变等数据，通过理论计算应力与实测数据的对比分析可知，应力监控比较理想，主拱圈应力均在允许范围内，满足设计文件及规范要求，提出一套最佳的双曲拱桥拆除方法。由于目前我国仍存在众多在役的双曲拱桥，以上研究将对其安全运行和维修加固有一定意义。

参考文献

[1]杨丽萍.某双曲拱桥拆除重建施工技术研究[J].交通建设与管理,2015(10):111-113.

[2]双曲拱桥拆除方案研究[J]. 常光照,顾强.  城市道桥与防洪. 2012(04)

[3]双曲拱桥拆除施工安全控制[M]. 人民交通出版社 , 史增朝, 2013