MIDAS软件在旧桥拆除中的应用

王伟明

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150070)

1 工程概况

MK1206+803瓦盆窑互通主线桥(原图纸桥名同三公路哈市至省界B3标段FK29+278.03大桥)，桥面净宽2×11.75+2×0.75+2×1.0 m。该桥分左右两幅，其中右幅线为5×40 m+(2×40 m+31.74+36.26+40 m)预应力混凝土箱型连续梁，左幅为5×40 m+(2×40 m+36.26+31.74+40 m)预应力混凝土箱型连续梁。下部结构为圆柱式桥墩，直径为1.8 m(双柱)和2.0 m(单柱)，墩身高度在8.0 m～13.7 m间；肋板式桥台，钻孔灌注桩基础。

2 拆除方案

国道三莫公路延寿至胜利段改扩建工程A3标段需拆除箱梁为25+35+25 m单箱双室箱梁。拆除对于最大跨径为35 m预应力混凝土连续梁桥，根据现场情况以及安全要求，总的施工方式为切割、分离、落梁后就地破碎，采用挖掘机带破碎锤，对混凝土进行破碎。具体施工过程如下。

(1)临时墩支架支架搭设，采用井字形及三角斜撑整体临时墩支架支架。临时墩支架支架分为2种型号，第一种型号临时墩支架支架设在在1号墩和2号墩中间，钢管柱为采用外径800 mm壁厚10 mm的钢管，顺桥向间距为2.6 m的两排钢管柱用横撑及三角斜撑连接，横桥向每排有2根钢管柱，2根钢管柱之间用外径273 mm壁厚8 mm横撑及三角斜撑连接，同时临时墩支架顶部用2 cm厚管板找平。第二种型号临时墩支架支架根据桥梁拆除位置的不同改变其设置位置，严顺桥向间距4.6 m布置(支架中心间距4.6 m)。钢管柱为采用外径377 mm壁厚6 mm的钢管，顺桥向间距为2.246 m的两排钢管柱用横撑及三角斜撑连接，横桥向每排有2根钢管柱，2根钢管柱之间用外径273 mm壁厚8 mm横撑及三角斜撑连接，同时临时墩支架顶部用2cm厚管板找平。

(2)桥梁拆除时保证道路通车畅通，箱梁拆除顺序：2～3墩箱梁→2墩到1墩和2墩跨中位置(距离2墩约14m处)箱梁→1墩到1墩和2墩跨中位置(距离1墩约21 m处)箱梁→0～1墩箱梁，其中，0-1墩箱梁、2～3墩箱梁分别从桥台向1、2墩方向拆除。1墩到1墩和2墩跨中位置箱梁、2墩到1墩和2墩跨中位置箱梁从跨中向墩柱拆除。

(3)0～1、2～3墩箱梁拆出时，桥台外3 m处搭设第一种临时墩支架，桥台外3+4.6 m处搭设第二种临时墩支架，桥台外3+4.6+4.6 m处搭设第一种临时墩支架，3+4.6+4.6+4.6 m处搭设第二种临时墩支架。以此类推采用两种临时墩支架项目搭设拆除的施工方法，将25 m箱梁分成6段拆除。

(4)1墩到1墩和2墩跨中位置箱梁拆除时，首先在1墩和2墩跨中位置搭设第一种临时墩支架，第二种临时支架间距4.6 m布置在1墩到1墩和2墩跨中。拆除2墩到1墩和2墩跨中位置箱梁方法预制类似。将35 m箱梁分成8段拆除。

(5)拆除段用2台100 t吊车整体吊装到指定地点。

3 井字形临时墩支架验算

在箱梁拆除过程中，有两处最不利位置，分别是第一处临时墩支架布置在1墩和2墩跨中位置(距离1墩约21 m处)简称工况一。第二处是2个第二种临时墩间距4.6 m布置在距离0#台或3#台约4 m处(桥台位置第一段箱梁拆除后)简称工况二。

3.1 承载能力验算

工况一：

在工况一下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到单根钢管柱所承受的最大反力为682.5 kN。

临时墩支架采用外径为800 mm，壁厚为10 mm的钢管，截面面积为0.22 m2。按照公式进行验算。

临时墩支架的强度满足要求。

273 mm×8 mm支撑计算结果

Φ273 mm×8 mm连接系最大组合应力3.04 MPa<[σ]=140 MPa，满足要求。

在工况二下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到单根钢管柱所承受的最大反力为170.63 kN。

临时墩支架采用外径为377 mm，壁厚为6 mm的钢管，截面面积为6.993×10-3m2。按照以下公式进行验算。

临时墩支架的强度满足要求。

273 mm×8 mm支撑计算结果

Φ273×8连接系最大组合应力7.18 MPa<[σ]=140 MPa，满足要求。

3.2 稳定验算

工况一：

在工况一下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到单根钢管柱所承受的最大反力为682.5 kN。

单根钢管桩在承载能力允许范围内不会失稳，因此以轴心受压的单根立柱进行验算。

钢管稳定性验算公式

N≤[N]=Φ·A·[σ]

回转半径

钢管长细比

轴心受压构件，查《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)，钢管轴心受压稳定系数φ=0.952

[N]=φA[σ]=0.952×220 000×140=29 322 kN

由上可知：N=682.5 kN≤[N]=29322 kN

临时墩支架的稳定验算满足要求。

工况二：

在工况二下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到单根钢管柱所承受的最大反力为170.63 kN。

单根钢管桩在承载能力允许范围内不会失稳，因此以轴心受压的单根立柱进行验算。

钢管稳定性验算公式

N≤[N]=Φ·A·[σ]

回转半径：

钢管长细比：

轴心受压构件，查《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)，钢管轴心受压稳定系数φ=0.952

[N]=φA[σ]

=0.952×6 993×140=932 kN

由上可知：

N=170.63 kN≤[N]=932 kN

临时墩支架的稳定验算满足要求。

通过MIDAS软件进行支架设计，科学的解决了旧桥拆除中支架设计缺少理论依据的问题，而且MIDAS软件计算的结果不但较手算结果精度高，而且速度快。还可以根据不能设计结果在对比，从而降低施工成本。