□文/秦林
摘要：文章以主孔为钢筋混凝土中承式拱桥为例，对混凝土中承式肋拱桥的拆除原则、拆除工艺、拆除理论分析工况、计算内容等进行了系统总结。
关键词：钢筋混凝土；中承式；拱桥；拆除
某桥主孔为钢筋混凝土中承式拱桥，桥梁跨径78 m，桥面宽度0.2 m人行道护栏+1.3 m人行道+0.8 m拱肋+0.25 m行车道缘石+7 m行车道+0.25 m行车道缘石+0.8 m拱肋+1.3 m人行道+0.2 m人行道护栏=12.1（m）。
桥拱肋采用工形截面，截面高度1.9 m、宽度0.8 m，拱肋中心距8.3 m；拱肋线形采用抛物线，下缘计算跨径72 m、矢高14.52 m。两拱肋之间由K字风撑联结，风撑采用矩形截面，高0.65 m、宽0.22 m。吊杆采用4根平行布置的φ32 mm精轧罗纹钢（Ⅳ级钢），纵横向间距0.13 m，螺纹钢外包裹混凝土，混凝土截面尺寸为0.18 m×0.18 m。桥面板采用三孔空心板，中、边板宽度均为1.49 m，高度均为0.49 m。纵梁采用倒T形截面，高0.73 m、宽0.8 m。拱肋与桥面系相交处，采用加劲横梁，由2个直角折尺牛腿结构组成，总宽度2.9 m、高度0.58 m，两结构间预留5 cm缝隙。桥面以下的拱肋上承部分，设立柱支撑纵梁，立柱截面均为0.22 m×0.5 m。
大桥为有推力肋拱桥，主桥桥墩承台与引桥墩台之间设有水平传力杆（撑梁），引桥桥台的引道路基下设有阻滑板，撑梁与阻滑板用来平衡拱肋最大1 013 t的水平推力。
2.1 逆序拆除
拆除老桥与修建新桥最本质的区别是新建桥梁随着施工步骤的不断推进，结构不断趋于稳定，工况不断趋于有利，直至成桥通车，结构处于最佳受力状态；与此相反，桥梁拆除则随着构件的不断支离，结构的稳定性不断削弱，施工工况也处于不利状态。因此老桥拆除需对桥梁结构本身有较好的理解，而最基本就是了解老桥成桥施工顺序，采取逆序拆除施工的原则（爆破拆除例外），根据逆序原则，确定老桥拆除施工的步骤。
2.2 不影响交通
由于老桥拆除一般采用半幅施工、半幅通车且本项目明确要求施工期间交通不能中断。老桥拆除施工时不影响交通的范围不仅包括运河航道交通，也包括桥上通行半幅的交通以及从桥下穿过的道路交通等，这就需要采取水陆交通分流的措施，申请海事特护，办理各种交通限行手续。老桥上附着的管线，也需提前做相应的拆除或改移。
采用少支架施工法，成桥施工顺序可分为5个阶段。
第1阶段，先施工引道路基和引桥基础、下部结构、上部结构，待引道及引桥施工完毕，才能施工主桥，这主要是考虑主桥为有推力钢筋混凝土肋拱桥，主桥基础与引桥基础之间、引桥基础与路基之间均设有抗水平推力的传力杆和阻滑板，抗推力构件形成后，才能施工主桥。
第2阶段，在支架上分段安装预制拱肋，在安装拱肋过程中相应部分的风撑同时安装，使拱肋合龙，见图1。
图1 大桥第2阶段施工
第3阶段，浇筑各拱肋分段之间的湿接头，安装吊杆、立柱及纵梁并使纵梁形成整体，见图2。
图2 大桥第3阶段施工
第4阶段，安装桥面行车道板及人行道板，浇筑板端与纵梁之间湿接头，包括行车道板之间的铰缝。
第5阶段，现浇桥面铺装，安装栏杆，通过旋拧精轧罗纹钢端头螺帽来调整吊杆拉力，最后用混凝土封包吊杆。至此全桥完成施工。
1）桥面铺装、护杆拆除。
2）先从跨中向两端拆除人行道板，再从跨中向两端拆除车行道板。
3）拆除拱肋两端上承部分的立柱、纵梁，单根纵梁及其下的3根立柱一起吊离，见图3。
图3 大桥拱肋上承部分拆除
4）拆除拱肋间大部分K字风撑，只在跨中两侧各6m位置处预留两根水平撑，该两水平撑与拱肋一起拆除。
5）拆除拱肋及下承部分的纵梁、吊杆，单根拱肋及其下的吊杆、纵梁采用浮吊整体吊离。两根拱肋中拆除其中一根时，另一根先用钢丝绳拉住；然后在待拆除拱肋由浮吊吊住的情况下，将风撑解除并把拱肋在拱脚处切断，最后将拱肋吊离，见图4。
图4 大桥拱肋及下承部分整体拆除
6）拆除引桥各结构。
5.1 工况分析
工况一，桥面铺装、护杆拆除。
工况二，先从跨中向两端拆除人行道板，再从跨中向两端拆除车行道板。
工况三，拆除拱肋两端上承部分的立柱、纵梁，单根纵梁及其下的3根立柱一起吊离。
工况四，拆除拱肋间风撑，跨中两侧各6 m位置处预留两根水平撑，该两风撑与拱肋一起拆除。
工况五，拆除拱肋及下承部分的纵梁、吊杆，单根拱肋及其下的吊杆、纵梁整体吊离,两根拱肋中拆除其中一根时，另一根先用钢丝绳拉住。
5.2 计算内容
1）拱肋上承部分纵梁、立柱的整体吊装计算。
2）拱肋间风撑只预留跨中2根，拱肋下承部分纵梁尚未拆除之前，计算此时结构的整体稳定性。
3）桥面板拆除时拱肋不利截面的检算及单根拱肋稳定性计算。
4）单根拱肋的吊装计算。
6.1 上承部分整体吊装计算
拱肋上承部分的3根立柱与其上的纵梁一起整体拆除，总质量约14 t，起吊高度13 m，经理论计算分析，选用65 t汽车吊满足施工需求，钢丝绳选用6×37纤维芯钢丝绳满足施工需求。
6.2 拱肋空间稳定计算
由于本桥属有推力拱桥，两拱脚与拱座固结，结构上为无铰拱，稳定性较好。原成桥施工顺序也是拱成形后，再逐步加载，结构拆除时拱肋逐步卸载，各工况下结构稳定是能够满足的。但考虑到工况四主拱中间下承部分尚未拆除，此时拱肋间风撑只留跨中2根，拱肋与风撑组成的空间结构受力较为不利，有必要检算其稳定性。
结构稳定计算采用有限元，拱肋及风撑均离散为梁元，按原桥施工图设计，拱肋工形截面，风撑为矩形截面，拱端固结，拱肋自重及其下的纵梁荷载均按线荷载考虑，结构离散模型见图5。
图5 大桥拱肋稳定计算模型
经计算，结构稳定屈曲模态＞4，满足要求。
6.3 拱肋在不利工况下的承载力检算
本桥按无铰拱考虑，当拆除拱肋下中间12跨桥面板时，拱脚处弯矩最大。单块桥面板质量约11 t，采用32 t汽车吊吊离，平板汽车配合在桥面上运输，汽车吊与平板汽车总质量按45 t考虑，轴距按3 m考虑，相当于单根拱肋集中荷载112.5 kN。通过影响线布载及有限元计算，此可变荷载移至距拱脚9 m处时，拱脚不利截面的弯矩受到的影响最大。
按上述考虑，该工况有限元计算模型、弯矩及轴力计算结果见图6-图8。
图6 拱肋不利工况下的计算模型
图7 拱肋不利工况下的弯矩
图8 拱肋不利工况下的轴力
通过计算拱脚最不利截面：Md=4 055 kN·m，Nd=4 659 kN，按JTGD 62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》偏心受压构件验算有关规定，拱肋截面正截面抗压计算和轴压稳定计算均满足要求。
6.4 单根拱肋稳定性检算
通过上述分析，拱肋两端上承部分拆除后，中间下承部分尚未拆除且只有2根风撑联结时的双拱肋的稳定性没有问题。但该桥2根拱肋的拆除，同样存在最后一根拱肋拆除的稳定性问题，即最后一根拱肋在缆风索拉住的情况下，稳定性是否能够满足。
单根拱肋空间稳定性计算采用有限元，缆风索对拱肋的作用同样按节点弹性约束处理。
经计算，单根拱肋屈曲模态系数为5.837＞4，满足要求，见图9。
图9 单根拱肋屈曲模态
6.5 拱肋吊装计算
1）吊点计算。单根拱肋吊装同样采用2台浮吊，设4个吊点。以拱脚处拱轴线起点为（0，0）点，建立直角坐标系，经计算分析，单根拱肋重心至轴距离为9.478 m。
2）绳索拉力计算。根据计算结果，绳索最大拉力为728.7 kN。绳索采用公称抗拉强度为1 770 MPa的6× 37纤维芯钢丝绳，容许拉力按6倍安全系数考虑，采用双股绳。
则选用的钢丝绳总破断拉力P≥6×728.7/2=2 186 kN，钢丝绳选用的最小公称直径为62 mm，其总破断拉力为2 250 kN，满足要求。
3）拱肋承载力计算。根据计算结果，拱肋吊装时，最大正弯矩为679.3 kN·m，最大负弯矩900.8 kN·m，最大剪力为322.7 kN，见图10和图11，以此作为控制弯矩和剪力计算拱肋接头最不利截面。
图10 大桥单根拱肋吊装弯矩
图11 大桥单根拱肋吊装剪力
1）桥梁拆除施工前，要先调查原建造过程的施工工艺和施工顺序，应严格遵循逆序拆除的原则。
2）拆除施工前，应做交通导行并规划好拆除构件的吊装、运输及堆放。
3）吊点选择时，应以理论计算分析为依据。
参考文献：
[1]金成棣.预应力混凝土梁拱组合桥梁—设计研究与实践[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2]交通部第一公路工程总公司.公路施工手册——桥涵[M].北京：人民交通出版社，2005.
□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.05.017
中图分类号：□U445.6
文献标志码：□C
文章编号：□1008-3197（2016）05-50-03
收稿日期：□2016-04-06
作者简介：□秦林/男，1979年出生，高级工程师，中铁四局集团第三建设有限公司，从事工程技术管理工作。
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