葉 顯 亮

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550009)

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預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋舊橋拆除分析

葉 顯 亮

(貴州高速公路集團有限公司，貴州 貴陽 550009)

結(jié)合廣州某預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋的病害情況，介紹了該舊橋的拆除工藝，并建立了全橋的三維仿真分析模型，計算了各拆除工況下橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況，保證了橋梁拆除施工的安全性。

T型剛構(gòu)橋梁，拆除工藝，結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)力

0 引言

隨著國內(nèi)基本建設(shè)的發(fā)展，橋梁的建設(shè)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但拆橋技術(shù)還處于發(fā)展階段并不成熟，拆橋施工技術(shù)經(jīng)驗非常欠缺。對采用懸臂澆筑工序進行施工的預(yù)應(yīng)力混凝土T 型剛構(gòu)橋，其保護性拆除方法是按照建設(shè)工序的相反順序?qū)蛄哼M行拆除，先切割拆除合龍段，此時結(jié)構(gòu)體系發(fā)生轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)處于對應(yīng)橋梁建設(shè)時的懸臂澆筑最長狀態(tài)。該方法施工難度大、周期長，應(yīng)加強安全控制，對施工過程需要進行嚴密計算分析。

1 工程概況

廣州某舊橋全長1 325 m，分左右兩幅，該橋上部結(jié)構(gòu)主跨為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T型剛構(gòu)，引橋為20 m和25 m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，跨徑組合為[44×20+2×25+(52.5+2×80+52.5)+2×25+4×20]m，橋梁分左右兩幅，單幅橋?qū)?1.5 m。該橋的設(shè)計荷載為“汽—20”“掛—100”、最大設(shè)計縱坡為4%。橋梁總體布置如圖1，圖2所示。

該橋于1994年5月開工，1996年4月通車，2011年經(jīng)常規(guī)檢測與荷載試驗，結(jié)論如下：

1)該橋的總體技術(shù)狀況較差，評定為四類橋梁；橋梁的主要構(gòu)件存在不同程度的結(jié)構(gòu)性病害，而且病害已直接影響了結(jié)構(gòu)的承載力，造成了該橋的實際承載力不能滿足設(shè)計要求，故應(yīng)及時對大橋進行加固或改建。2)由于該橋的病害類型較多，分布廣泛，應(yīng)對加固方案或改建方案進行詳細的比對，在綜合考慮技術(shù)性、經(jīng)濟性、適用性、耐久性等指標的優(yōu)劣后，再決定采用何種最終方案。3)如采用加固維修方案，應(yīng)對整個橋梁結(jié)構(gòu)包括橋面系，主橋T構(gòu)、墩臺及水下樁基這些存在病害的構(gòu)件進行徹底的加固補強。4)該橋在加固或改建前應(yīng)立即采取有效的措施進行交通管制，限制10 t以上車輛通行。

但加固后病害仍有進一步發(fā)展趨勢，經(jīng)多方論證后確定拆除重建。

2 拆除工藝

該橋結(jié)構(gòu)為四跨連續(xù)T型剛構(gòu)橋梁，當合龍段拆除后，主橋結(jié)構(gòu)變?yōu)閼冶劢Y(jié)構(gòu)，因此拆除過程應(yīng)盡量保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，不能對橋梁產(chǎn)生過大的振動、沖擊等不利影響。總體拆除工藝如下：

先拆除橋面附屬結(jié)構(gòu)及橋面鋪裝等部分恒載，減輕橋的自重，再拆除主梁T構(gòu)。在拆除主梁T構(gòu)時，在每個T構(gòu)兩端10號塊位置設(shè)置掛籃，掛籃安裝到位后，首先解除掛梁間橫向聯(lián)系，然后等橋下運輸船就位，利用掛籃吊機將T梁逐片下放到運輸船，邊跨和中跨掛梁應(yīng)同步下放。掛梁拆除后形成雙懸臂T構(gòu)，掛籃后移，按倒拆方法逐節(jié)段拆除，主橋箱體拆除采用整體分段切割的方法，即整個斷面一次完成切割。切割從10號塊開始采用倒拆裝順序，即從合龍段向0號塊方向進行，基本按施工時懸拼的節(jié)段進行劃分。為避開原橋錨具位置，切割線向主墩外側(cè)偏離原節(jié)段線50 cm左右。10號梁段切除后由吊機下吊至運輸船后運離橋位，然后向后依次循環(huán)拆除9號～1號梁段。箱梁拆除過程中，應(yīng)保持左右對稱、平衡的原則，左右兩跨已拆除梁段數(shù)相差不應(yīng)超過1個梁段。最后拆除0號塊。箱梁拆除采用掛籃線切法，即用掛籃等起吊設(shè)備提吊住切割節(jié)段，然后切割箱梁截面并吊裝轉(zhuǎn)運。

3 各拆除工況下結(jié)構(gòu)體系的受力分析

3.1 建立計算模型

根據(jù)設(shè)計資料，采用橋梁有限元分析程序Midas Civil 2012建立全橋的三維仿真分析模型，舊橋經(jīng)過多年的運營，其整體剛度、強度、穩(wěn)定性均有不同程度的下降，存在單個構(gòu)件及連接部位的疲勞損傷、塑性變形、局部破壞等不確定因素。根據(jù)檢測結(jié)果，混凝土強度達不到C40標準，此次計算采用C30號混凝土進行保守模擬計算，同時考慮預(yù)應(yīng)力銹蝕和松弛現(xiàn)象，此次計算按設(shè)計的預(yù)應(yīng)力張拉值的80%進行計算。

采用Midas Civil計算分析軟件對該橋結(jié)構(gòu)進行整體建模，所建模型如圖3，圖4所示。

3.2 施工階段劃分

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及拆橋方案，共劃分12個施工階段。具體施工段劃分為：

階段 1：安裝架橋機和掛籃，準備拆除掛梁；

階段 2：拆除掛梁結(jié)束；

階段 3：拆除11號梁段；

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拆除1號梁段。

3.3 計算結(jié)果分析

按拆除方案，對以下四個工況進行模擬計算：

工況一：掛梁拆除時，解除掛梁與T構(gòu)的聯(lián)系，架橋機、掛籃及掛梁重量均作用于T構(gòu)，此時T構(gòu)所受的荷載最不利，并考慮當?shù)?0年一遇的大風計算。計算結(jié)果見表1。

工況二：吊離單片T梁時，T構(gòu)受到掛梁自重產(chǎn)生的橫向偏心荷載，并考慮架橋機和掛籃的重量、當?shù)?0年一遇的大風進行計算。計算結(jié)果見表1。

工況三：拆除各梁段時，T構(gòu)兩端未同時吊離，T構(gòu)受到縱向不平衡荷載，分析T構(gòu)受力情況。計算結(jié)果見表1。

工況四：拆除各梁段時，T構(gòu)的受力情況。計算結(jié)果見表2。

表1 工況一～工況三下的計算結(jié)果

表2 工況四下的計算結(jié)果

分析表1，表2計算結(jié)果可知：

1)主梁最大拉應(yīng)力為0.8 MPa，最大壓應(yīng)力為8.8 MPa，而C30混凝土的抗拉和抗壓強度設(shè)計值分別為20.1 MPa和2.01 MPa，但基于此橋為舊橋，且病害較多，根據(jù)該橋的檢測報告和荷載試驗，對結(jié)構(gòu)的承載能力按0.8的系數(shù)進行折減，則結(jié)構(gòu)實際能承受的抗壓和抗拉強度為18.8 MPa和1.61 MPa，可見，該橋在拆除過程中結(jié)構(gòu)的強度滿足要求；

2)T構(gòu)在荷載作用下最大撓度為3.4 cm小于L/400=6.25 cm，可見，該橋在拆除過程中結(jié)構(gòu)的剛度滿足要求；

3)T構(gòu)穩(wěn)定系數(shù)218大于最小臨界系數(shù)4，可見，該橋在拆除過程中穩(wěn)定性滿足要求；

4)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換完成后的剩余拆除階段，可以看到隨著拆除施工的進行，主梁正截面的壓應(yīng)力值逐漸小幅度減少，整個過程過渡平緩，沒有產(chǎn)生突變；

5)結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換完成后，留存的T構(gòu)處于靜定狀態(tài)。在剩余的拆除施工期間，主梁拉應(yīng)力分布比較均勻；

6)隨著施工階段的進行，主梁拉應(yīng)力有增大趨勢，最大拉應(yīng)力為0.1 MPa，數(shù)值不大可以滿足安全要求，但也說明到拆除施工末期，需十分注意對截面拉應(yīng)力的監(jiān)測；

7)各拆除施工階段主梁的位移值基本逐段遞減，沒有出現(xiàn)線型突變和位移異常。

4 結(jié)論及建議

隨著國民經(jīng)濟及交通事業(yè)的不斷發(fā)展、交通量的日益增加，對舊橋的拆除改建將是未來橋梁建設(shè)工程的重要項目。選擇合理的施工方案及加強橋梁拆除施工過程計算分析和監(jiān)控尤為重要。拆橋施工及安全技術(shù)方案的確定需要根據(jù)工程特點具體分析，準確把握橋梁結(jié)構(gòu)受力特點，合理選擇與橋梁建造相適應(yīng)的拆除施工方法。預(yù)應(yīng)力混凝土T 型剛構(gòu)橋保護性拆除技術(shù)研究是一個較復(fù)雜的課題，目前國內(nèi)外對此研究還處于起步階段。如何從結(jié)構(gòu)上采取更加合適的措施，保證結(jié)構(gòu)體系穩(wěn)定，以及原有內(nèi)力逐級釋放、保護原有橋墩，還需做進一步的研究和探討。

[1] 劉 濤.漢江某大橋主橋拆除方案探討[J].交通科技，2006(6):5-6.

[2] 戴 雨,蔡厚平,孫明亮,等.122 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋拆除施工安全措施[J].四川建材，2013(6):222-223，225.

[3] 胡 永.5跨連拱橋保護性拆除的風險評估與應(yīng)對措施[J].公路，2008(6):6-10.

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[5] 項 偉.變截面PC連續(xù)剛構(gòu)橋拆除分析及風險控制研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2014.

On analysis of demolition of old prestressed concrete T-shaped stiff bridges

Ye Xianliang

(GuizhouExpresswayGroupCo.,Ltd,Guiyang550009,China)

Combining with the diseases on some prestressed concrete T-shaped stiff bridges in Guangzhou, the paper introduces the demolition crafts of the old bridge, establishes the three-dimension simulation analysis model of the bridge, and calculates the stressed status of the bridge structure under all kinds of demolitions, so as to ensure the safety of the bridge demolition.

T-shaped stiff bridge, demolition craft, structural system, stress

1009-6825(2016)22-0157-02

2016-05-27

葉顯亮(1973- )，男，高級工程師

U445.6

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