预应力混凝土T型刚构桥旧桥拆除分析

叶 显 亮

(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550009)



预应力混凝土T型刚构桥旧桥拆除分析

叶 显 亮

(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550009)

结合广州某预应力混凝土T型刚构桥的病害情况，介绍了该旧桥的拆除工艺，并建立了全桥的三维仿真分析模型，计算了各拆除工况下桥梁结构的受力情况，保证了桥梁拆除施工的安全性。

T型刚构桥梁，拆除工艺，结构体系，应力

0 引言

随着国内基本建设的发展，桥梁的建设技术已经非常成熟，但拆桥技术还处于发展阶段并不成熟，拆桥施工技术经验非常欠缺。对采用悬臂浇筑工序进行施工的预应力混凝土T 型刚构桥，其保护性拆除方法是按照建设工序的相反顺序对桥梁进行拆除，先切割拆除合龙段，此时结构体系发生转换，结构处于对应桥梁建设时的悬臂浇筑最长状态。该方法施工难度大、周期长，应加强安全控制，对施工过程需要进行严密计算分析。

1 工程概况

广州某旧桥全长1 325 m，分左右两幅，该桥上部结构主跨为预应力钢筋混凝土T型刚构，引桥为20 m和25 m预应力钢筋混凝土T梁，下部结构为钻孔灌注桩基础，跨径组合为[44×20+2×25+(52.5+2×80+52.5)+2×25+4×20]m，桥梁分左右两幅，单幅桥宽11.5 m。该桥的设计荷载为“汽—20”“挂—100”、最大设计纵坡为4%。桥梁总体布置如图1，图2所示。

该桥于1994年5月开工，1996年4月通车，2011年经常规检测与荷载试验，结论如下：

1)该桥的总体技术状况较差，评定为四类桥梁；桥梁的主要构件存在不同程度的结构性病害，而且病害已直接影响了结构的承载力，造成了该桥的实际承载力不能满足设计要求，故应及时对大桥进行加固或改建。2)由于该桥的病害类型较多，分布广泛，应对加固方案或改建方案进行详细的比对，在综合考虑技术性、经济性、适用性、耐久性等指标的优劣后，再决定采用何种最终方案。3)如采用加固维修方案，应对整个桥梁结构包括桥面系，主桥T构、墩台及水下桩基这些存在病害的构件进行彻底的加固补强。4)该桥在加固或改建前应立即采取有效的措施进行交通管制，限制10 t以上车辆通行。

但加固后病害仍有进一步发展趋势，经多方论证后确定拆除重建。

2 拆除工艺

该桥结构为四跨连续T型刚构桥梁，当合龙段拆除后，主桥结构变为悬臂结构，因此拆除过程应尽量保证结构的稳定，不能对桥梁产生过大的振动、冲击等不利影响。总体拆除工艺如下：

先拆除桥面附属结构及桥面铺装等部分恒载，减轻桥的自重，再拆除主梁T构。在拆除主梁T构时，在每个T构两端10号块位置设置挂篮，挂篮安装到位后，首先解除挂梁间横向联系，然后等桥下运输船就位，利用挂篮吊机将T梁逐片下放到运输船，边跨和中跨挂梁应同步下放。挂梁拆除后形成双悬臂T构，挂篮后移，按倒拆方法逐节段拆除，主桥箱体拆除采用整体分段切割的方法，即整个断面一次完成切割。切割从10号块开始采用倒拆装顺序，即从合龙段向0号块方向进行，基本按施工时悬拼的节段进行划分。为避开原桥锚具位置，切割线向主墩外侧偏离原节段线50 cm左右。10号梁段切除后由吊机下吊至运输船后运离桥位，然后向后依次循环拆除9号～1号梁段。箱梁拆除过程中，应保持左右对称、平衡的原则，左右两跨已拆除梁段数相差不应超过1个梁段。最后拆除0号块。箱梁拆除采用挂篮线切法，即用挂篮等起吊设备提吊住切割节段，然后切割箱梁截面并吊装转运。

3 各拆除工况下结构体系的受力分析

3.1 建立计算模型

根据设计资料，采用桥梁有限元分析程序Midas Civil 2012建立全桥的三维仿真分析模型，旧桥经过多年的运营，其整体刚度、强度、稳定性均有不同程度的下降，存在单个构件及连接部位的疲劳损伤、塑性变形、局部破坏等不确定因素。根据检测结果，混凝土强度达不到C40标准，此次计算采用C30号混凝土进行保守模拟计算，同时考虑预应力锈蚀和松弛现象，此次计算按设计的预应力张拉值的80%进行计算。

采用Midas Civil计算分析软件对该桥结构进行整体建模，所建模型如图3，图4所示。

3.2 施工阶段划分

根据结构特点及拆桥方案，共划分12个施工阶段。具体施工段划分为：

阶段 1：安装架桥机和挂篮，准备拆除挂梁；

阶段 2：拆除挂梁结束；

阶段 3：拆除11号梁段；

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拆除1号梁段。

3.3 计算结果分析

按拆除方案，对以下四个工况进行模拟计算：

工况一：挂梁拆除时，解除挂梁与T构的联系，架桥机、挂篮及挂梁重量均作用于T构，此时T构所受的荷载最不利，并考虑当地50年一遇的大风计算。计算结果见表1。

工况二：吊离单片T梁时，T构受到挂梁自重产生的横向偏心荷载，并考虑架桥机和挂篮的重量、当地50年一遇的大风进行计算。计算结果见表1。

工况三：拆除各梁段时，T构两端未同时吊离，T构受到纵向不平衡荷载，分析T构受力情况。计算结果见表1。

工况四：拆除各梁段时，T构的受力情况。计算结果见表2。

表1 工况一～工况三下的计算结果

表2 工况四下的计算结果

分析表1，表2计算结果可知：

1)主梁最大拉应力为0.8 MPa，最大压应力为8.8 MPa，而C30混凝土的抗拉和抗压强度设计值分别为20.1 MPa和2.01 MPa，但基于此桥为旧桥，且病害较多，根据该桥的检测报告和荷载试验，对结构的承载能力按0.8的系数进行折减，则结构实际能承受的抗压和抗拉强度为18.8 MPa和1.61 MPa，可见，该桥在拆除过程中结构的强度满足要求；

2)T构在荷载作用下最大挠度为3.4 cm小于L/400=6.25 cm，可见，该桥在拆除过程中结构的刚度满足要求；

3)T构稳定系数218大于最小临界系数4，可见，该桥在拆除过程中稳定性满足要求；

4)结构体系转换完成后的剩余拆除阶段，可以看到随着拆除施工的进行，主梁正截面的压应力值逐渐小幅度减少，整个过程过渡平缓，没有产生突变；

5)结构体系转换完成后，留存的T构处于静定状态。在剩余的拆除施工期间，主梁拉应力分布比较均匀；

6)随着施工阶段的进行，主梁拉应力有增大趋势，最大拉应力为0.1 MPa，数值不大可以满足安全要求，但也说明到拆除施工末期，需十分注意对截面拉应力的监测；

7)各拆除施工阶段主梁的位移值基本逐段递减，没有出现线型突变和位移异常。

4 结论及建议

随着国民经济及交通事业的不断发展、交通量的日益增加，对旧桥的拆除改建将是未来桥梁建设工程的重要项目。选择合理的施工方案及加强桥梁拆除施工过程计算分析和监控尤为重要。拆桥施工及安全技术方案的确定需要根据工程特点具体分析，准确把握桥梁结构受力特点，合理选择与桥梁建造相适应的拆除施工方法。预应力混凝土T 型刚构桥保护性拆除技术研究是一个较复杂的课题，目前国内外对此研究还处于起步阶段。如何从结构上采取更加合适的措施，保证结构体系稳定，以及原有内力逐级释放、保护原有桥墩，还需做进一步的研究和探讨。

[1] 刘 涛.汉江某大桥主桥拆除方案探讨[J].交通科技，2006(6):5-6.

[2] 戴 雨,蔡厚平,孙明亮,等.122 m预应力混凝土连续箱梁桥拆除施工安全措施[J].四川建材，2013(6):222-223，225.

[3] 胡 永.5跨连拱桥保护性拆除的风险评估与应对措施[J].公路，2008(6):6-10.

[4] 胡 钢,程华才.预应力混凝土连续梁桥悬臂拆除与监控[J].公路交通科技，2009(4):138-139.

[5] 项 伟.变截面PC连续刚构桥拆除分析及风险控制研究[D].北京：北京交通大学，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

叶显亮(1973- )，男，高级工程师

U445.6

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