歐陽(yáng)斌

摘要 2012年，國(guó)道324線上南盤江大橋，經(jīng)檢測(cè)被認(rèn)定為“五”類橋，需要進(jìn)行拆除重建。鋼桁架懸索橋的拆除，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例可依。鋼桁架、主纜等拆除過程結(jié)構(gòu)體系變化復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外均無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循。文章以南盤江大橋?yàn)橐劳?，?duì)懸索橋橋面板、主桁的拆除進(jìn)行研究，總結(jié)出一種大跨徑鋼桁加勁梁懸索橋橋面板、主桁三鉸法拆除施工工藝，并在南盤江大橋的拆除過程中得以成功實(shí)施，可為今后類型橋梁的拆除重建提供一種新的思路。

關(guān)鍵詞 跨徑鋼桁架懸索橋;拆除;施工工藝

中圖分類號(hào) U445.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）10-0160-03

0 前言

跨徑鋼桁架懸索橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆除施工工序多、精度要求高，拆除過程中橋梁力學(xué)狀態(tài)難以把握，不可預(yù)見風(fēng)險(xiǎn)大[1]。國(guó)內(nèi)對(duì)于其拆除施工的研究和工程案例都非常少，尚未形成成熟的工法和工藝。此前，國(guó)內(nèi)鋼桁架懸索橋拆除工程僅有蘭州跨黃河的中立橋拆除工程，但是該橋僅完成了主體結(jié)構(gòu)，一直未投入使用就被拆除，主塔為爆破拆除方式[2]。貴州省南盤江大橋?yàn)橹骺鐝?40 m的鋼桁架懸索橋，經(jīng)過近二十年運(yùn)營(yíng)后，業(yè)主決定對(duì)懸索橋主橋進(jìn)行拆除，并在原橋位處新建連續(xù)剛構(gòu)橋，索塔（上塔柱25 m+下塔柱43.6 m）橋面以下的橫梁經(jīng)切割、改造后作為新建連續(xù)剛構(gòu)主橋過渡墩繼續(xù)利用，引橋加固維修后繼續(xù)投入使用，該工程是國(guó)內(nèi)首例對(duì)成橋運(yùn)營(yíng)后的鋼桁架懸索橋進(jìn)行拆除的工程，也是國(guó)內(nèi)首例將懸索橋拆除與新建橋梁結(jié)合起來(lái)的工程。另外，該橋下游8 km處有平班水電站，電站未設(shè)船閘，大型浮吊船、駁船無(wú)法進(jìn)入施工區(qū)域，并且環(huán)保要求高，橋面鋼筋混凝土拆除不能采用爆破、大型破碎錘等方法，因而拆除工藝要求非常嚴(yán)格。

主梁是南盤江大橋最先開始拆除的部分，也是整個(gè)鋼桁架懸索橋主橋拆除的關(guān)鍵部分。主梁拆除過程中，橋面系逐漸被拆除，一、二期恒載逐漸卸載，索塔兩側(cè)的主纜索力不平衡程度加劇，索塔偏位和鋼桁架應(yīng)力變動(dòng)劇烈，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定逐漸變差，安全隱患逐漸增大，施工風(fēng)險(xiǎn)非常高。2016年5月，施工單位成功完成了南盤江大橋主橋的拆除，經(jīng)過總結(jié)和優(yōu)化形成了該套施工工藝。該工藝施工簡(jiǎn)潔、高效，最重要的是安全可控。通過創(chuàng)新、化繁為簡(jiǎn)，并有自制發(fā)明設(shè)備，大大降低項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)施工過程無(wú)任何大、小安全工傷事故，得到業(yè)主及專家組高度評(píng)價(jià)。

1 工程概況

南盤江大橋?yàn)橹鳂蚩鐝?40 m的鋼桁架懸索橋，廣西岸引橋?yàn)?跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板結(jié)構(gòu)，貴州岸引橋?yàn)?跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板結(jié)構(gòu)。主纜矢高24.0 m，矢跨比f(wàn)/L=1/10。大橋主纜由19束19根φ5的高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲索股構(gòu)成，主纜直徑240 mm。吊索是61φ7高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲，帶PE套，間距為6 m。南盤江大橋主塔為門式主塔，采用矩形截面，塔高從橋面以上25 m。兩塔柱基礎(chǔ)均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。貴州岸錨碇為重力式錨，廣西岸錨碇為巖隧式錨。

2 工法特點(diǎn)

（1）懸索橋主梁從跨中向兩岸方向進(jìn)行拆除，利用主梁未拆除部分作為施工通道，適用于沒有大型水運(yùn)條件下的鋼桁架懸索橋拆除工程。

（2）對(duì)整個(gè)拆除過程進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，并動(dòng)態(tài)地進(jìn)行了索鞍頂推，確保橋梁拆除施工過程中主纜索力大致平衡、索塔偏位可控、索塔底部混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力開裂，使索塔下半部經(jīng)改造后可以作為新建橋梁的過渡墩繼續(xù)使用。

（3）橋面鋪裝層和相對(duì)應(yīng)鋼筋混凝土橋面板整塊切割、拆除，減少一道拆除工序，且全橋應(yīng)力可控，同時(shí)縮減工期，操作簡(jiǎn)便。

（4）拆除最外側(cè)、次外側(cè)橋面板后，橋面板僅剩2塊中板（總寬約4 m），吊裝操作面非常有限。自行研制了吊裝臺(tái)車，相對(duì)于纜索吊等其他拆除工藝，臺(tái)車操作簡(jiǎn)單、安全平穩(wěn)，解決了限寬條件下橋面板的拆除問題。

（5）橋面板拆除采用了較為先進(jìn)的金剛石繩鋸靜力切割工藝，設(shè)備簡(jiǎn)單、安全、需要極少勞動(dòng)力，適用于環(huán)保要求較高的鋼桁架懸索橋拆除工程。

（6）鋼桁架拆除采取跨中往兩岸的順序，拆除過程中進(jìn)行了兩次應(yīng)力釋放、主梁形成了三個(gè)鉸接點(diǎn)，其中，應(yīng)力釋放前對(duì)鋼桁架跨中進(jìn)行了配重，成功地減小了鋼桁架變形及應(yīng)力，確保了施工安全。

3 適用范圍

適用于沒有大型水運(yùn)條件、環(huán)保要求嚴(yán)格（如水庫(kù)、內(nèi)陸湖、風(fēng)景區(qū)等）且索塔不被破壞需繼續(xù)服役情況下的鋼桁架懸索橋拆除工程，對(duì)其他條件下的鋼桁架懸索橋拆除也有借鑒價(jià)值。自行研制的吊裝臺(tái)車也可推廣至今后類似橋梁拆除、新建梁板安裝等工程施工。

4 工藝原理

（1）隨著橋面板從跨中同步、對(duì)稱向兩岸拆除，索塔兩側(cè)主纜的索力不平衡程度逐漸增大，產(chǎn)生的巨大彎矩使索塔向兩岸側(cè)偏位。當(dāng)索塔偏移量接近極限值（極限值為索塔底部即將出現(xiàn)拉應(yīng)力開裂時(shí)的臨界狀態(tài)的位移量），及時(shí)將索塔往跨中頂推，糾正索塔偏位，確保索塔安全[3]。

（2）由于橋面板卸載，主纜豎向往上劇烈變位，鋼桁架隨之向上變形，形成上凸?fàn)罨⌒?，跨中部位的鋼桁架?yīng)力達(dá)到最大值，接近構(gòu)件設(shè)計(jì)強(qiáng)度。為減小鋼桁架應(yīng)力，首先在跨中部位進(jìn)行了配重，利用配重的重力減小鋼桁架變形、應(yīng)力;然后拆除鋼桁架兩端的上、下牛腿限制，使剛性約束變?yōu)殂q接約束，進(jìn)一步釋放應(yīng)力;最后對(duì)跨中部位鋼桁架進(jìn)行切割，用鋼絲繩對(duì)斷開端鋼桁架進(jìn)行牽引防止搖晃，使鋼桁架形成三處近似鉸接連接（即“三鉸法”，見圖1），鋼桁架應(yīng)力充分釋放，結(jié)構(gòu)安全得到保障。

（3）金剛石繩鋸靜力切割利用金剛石工具（繩、鋸片、鉆頭）在高速運(yùn)動(dòng)的作用下，按指定位置對(duì)鋼筋和混凝土進(jìn)行磨削切割，將鋼筋混凝土一分為二，是世界上較為先進(jìn)的無(wú)震動(dòng)、無(wú)損傷切割拆除技術(shù)。切割過程中通過高壓油管遠(yuǎn)距離控制操作，不但操作安全方便，而且震動(dòng)和噪聲很小，被切割物體能在幾乎無(wú)擾動(dòng)的情況下分離。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程（如圖2）

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 索鞍頂推

索鞍頂推是保證全橋拆除過程中結(jié)構(gòu)安全的最重要部分，也是工法實(shí)施的前提和最關(guān)鍵部分。主要分為以下4個(gè)步驟：

（1）首先檢查索鞍鞍座銹蝕程度，鞍座下四氟板是否完整。先清理鞍座，打磨、涂潤(rùn)滑油，減小頂推過程中鞍座與索鞍之間摩擦力。在索鞍靠跨中方向利用鞍座焊接、安裝鋼結(jié)構(gòu)反力架。焊縫單面焊，焊接長(zhǎng)度根據(jù)模擬計(jì)算頂推力1.5倍系數(shù)確定。

（2）安裝千斤頂，千斤頂經(jīng)過有資質(zhì)單位鑒定并出具鑒定證書，可以精確控制、記錄各個(gè)階段千斤頂頂推力。

（3）開始正式拆除前，先進(jìn)行試頂推索鞍。利用千斤頂對(duì)改造后的索鞍進(jìn)行試頂推，觀測(cè)頂推力與索鞍滑動(dòng)量的關(guān)系。特別注意，可能各索鞍滑動(dòng)所需頂推力不一致，主要因?yàn)樗靼跋虑謇沓潭?、原大橋修建時(shí)滑動(dòng)不一致、主纜角度不一致等原因造成。索鞍頂推是該橋拆除成功的關(guān)鍵部分之一，若無(wú)法頂推，則拆橋過程中對(duì)主塔產(chǎn)生的彎矩?zé)o法得到釋放，主塔下部結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生破壞，主塔無(wú)法改造成新橋的過渡墩繼續(xù)服役。

（4）鞍座上標(biāo)記原始相對(duì)位置刻度線，開始主梁拆除，對(duì)索塔偏位、主纜索力等進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。當(dāng)索塔偏位達(dá)到極限值時(shí)，停止橋面板拆除施工，對(duì)索鞍進(jìn)行頂推，頂推量宜根據(jù)前期計(jì)算分析確定，并且可以稍微增大頂推量、減少頂推次數(shù)。頂推宜按照20 t一個(gè)階段控制同步進(jìn)行。當(dāng)某一個(gè)索鞍出現(xiàn)滑移時(shí)應(yīng)停止該索塔頂推，待其他所有索塔索鞍開始滑移時(shí)再同步頂推。

（5）在索鞍頂推時(shí)，必須注意所有索塔索鞍同步頂推、頂推位移量均衡的原則，根據(jù)位移量控制頂推，由專人指揮同步頂推，最終各索塔頂推偏移量基本一致為準(zhǔn)。

（6）當(dāng)全橋二期恒載減除大半后，索鞍壓力減小，索力產(chǎn)生的不均衡水平力已能使索鞍自由滑動(dòng)，此時(shí)就不再需要進(jìn)行索鞍頂推。

5.2.2 橋面板拆除

橋面鋪裝混凝土與橋面板一同拆除，橋面板拆除按照從跨中往兩岸同步、對(duì)稱拆除的順序，先拆除全橋最外側(cè)兩塊，再拆除全橋次外側(cè)兩塊橋面板，最后拆除中間兩塊橋面板。橋面板拆除全過程必須保證前后、左右、兩岸對(duì)稱同步進(jìn)行，施工荷載基本一致。拆除全部橋面預(yù)制板后，再開始拆除鋼桁架。

5.2.3 鋼桁架拆除

（1）跨中配重，減小應(yīng)力。在未配重情況下，橋面板拆除后鋼桁架最大值出現(xiàn)在跨中部位，接近或超過設(shè)計(jì)構(gòu)件應(yīng)力上限值。為保證跨中第一刀割斷瞬間鋼桁架變位不大（5 cm以內(nèi)），采取跨中配重方式以保證斷開瞬間結(jié)構(gòu)、人員安全?？缰信渲氐闹亓繎?yīng)根據(jù)仿真計(jì)算的結(jié)果設(shè)置，使跨中斷開后鋼桁架變位在可控范圍內(nèi)。跨中配重應(yīng)保證左右、前后對(duì)稱，配重吊點(diǎn)設(shè)置在鋼桁架節(jié)點(diǎn)處。配重重量控制精確。斷開前在斷開位置前后、上下交叉方式用10 t手拉葫蘆連接鋼桁架，近似臨時(shí)鉸接，作為斷開前的第二道安全保障措施。

（2）解除兩端約束，第一次釋放應(yīng)力。鋼桁架拆除前其兩端有鋼筋混凝土上、下牛腿限制，且鋼桁架兩端無(wú)變位空間，近似剛性約束。故鋼桁架拆除前必須解除鋼桁架兩端約束以釋放應(yīng)力，防止在橋梁拆除過程中導(dǎo)致鋼桁架變形扭曲或斷裂。

（3）跨中斷開，第二次釋放應(yīng)力。由于鋼桁架仍有較大應(yīng)力，為拆除施工安全考慮，采取跨中割斷鋼桁架，再一次釋放應(yīng)力?？缰袛嚅_后，鋼桁架成為兩個(gè)懸吊單體，鋼桁架應(yīng)力得到充分釋放，結(jié)構(gòu)安全得到保障。使用鋼絲繩將斷開端鋼桁架進(jìn)行牽引，防止發(fā)生搖晃。應(yīng)力釋放前，整橋呈凸弧形，釋放后兩個(gè)懸吊單體基本超跨中呈斜向上直線。

（4）鋼桁架拆除。拆除鋼桁架時(shí)，在索塔橋面處安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)，鋼絲繩通過主纜上懸掛定滑輪與動(dòng)滑輪組，鉤掛住鋼桁架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，每個(gè)節(jié)段設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)以保證吊裝平穩(wěn)、安全。卷?yè)P(yáng)機(jī)預(yù)先拉緊鋼絲繩，以保證吊索下螺栓基本不受力，再采取氧割的方式拆除吊索與鋼桁架間聯(lián)系。利用卷?yè)P(yáng)機(jī)緩慢下放鋼桁架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段（6 m）至水面鋼浮箱。利用小型機(jī)動(dòng)船將載有鋼桁架的浮箱推至引橋水域，用橋面上輪式起重機(jī)將鋼桁架起吊至引橋橋面，再對(duì)鋼桁架進(jìn)行分解、運(yùn)離。

5.2.4 監(jiān)控量測(cè)

主梁拆除過程中進(jìn)行了一系列變形、應(yīng)力監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握懸索橋力學(xué)狀態(tài)，動(dòng)態(tài)控制施工進(jìn)度，確保拆除施工安全：

（1）采用精密水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)主梁線形，采用全站儀監(jiān)測(cè)主塔偏位、主纜線形。

（2）主索鞍縱向偏位控制是施工控制的關(guān)鍵之一?？v向偏位采用全站儀結(jié)合鋼尺進(jìn)行主鞍座中心點(diǎn)三維坐標(biāo)的監(jiān)測(cè)，即采用全站儀測(cè)量塔頂絕對(duì)偏位，用鋼尺測(cè)量塔頂基準(zhǔn)點(diǎn)與鞍座的相對(duì)偏位，從而確定鞍座的實(shí)際空間位置及各個(gè)階段的滑移量。

（3）采用表貼式振型應(yīng)變計(jì)配合智能綜合測(cè)試儀對(duì)鋼桁架應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（4）主纜錨跨絲股張力是拆除施工過程中重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。在拆除各階段，采用頻譜分析法在南北側(cè)的散索鞍位置逐根索股進(jìn)行測(cè)量，并與理論值進(jìn)行比對(duì)，保證受力安全。

6 結(jié)語(yǔ)

由于國(guó)內(nèi)公路大跨徑鋼桁架懸索橋拆除施工的工程案例非常少，將懸索橋拆除與新建橋梁結(jié)合起來(lái)的拆除工程更屬國(guó)內(nèi)首例，相關(guān)的工法和工程經(jīng)驗(yàn)非常匱乏。大跨徑鋼桁加勁梁懸索橋橋面板、主桁三鉸法拆除施工工法的成功應(yīng)用，為以后鋼桁架懸索橋主梁的拆除施工積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)，提供了成熟的施工技術(shù)指導(dǎo)。

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