MIDAS軟件在舊橋拆除中的應用

王偉明

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

1 工程概況

MK1206+803瓦盆窯互通主線橋(原圖紙橋名同三公路哈市至省界B3標段FK29+278.03大橋)，橋面凈寬2×11.75+2×0.75+2×1.0 m。該橋分左右兩幅，其中右幅線為5×40 m+(2×40 m+31.74+36.26+40 m)預應力混凝土箱型連續梁，左幅為5×40 m+(2×40 m+36.26+31.74+40 m)預應力混凝土箱型連續梁。下部結構為圓柱式橋墩，直徑為1.8 m(雙柱)和2.0 m(單柱)，墩身高度在8.0 m～13.7 m間；肋板式橋臺，鉆孔灌注樁基礎。

2 拆除方案

國道三莫公路延壽至勝利段改擴建工程A3標段需拆除箱梁為25+35+25 m單箱雙室箱梁。拆除對于最大跨徑為35 m預應力混凝土連續梁橋，根據現場情況以及安全要求，總的施工方式為切割、分離、落梁后就地破碎，采用挖掘機帶破碎錘，對混凝土進行破碎。具體施工過程如下。

(1)臨時墩支架支架搭設，采用井字形及三角斜撐整體臨時墩支架支架。臨時墩支架支架分為2種型號，第一種型號臨時墩支架支架設在在1號墩和2號墩中間，鋼管柱為采用外徑800 mm壁厚10 mm的鋼管，順橋向間距為2.6 m的兩排鋼管柱用橫撐及三角斜撐連接，橫橋向每排有2根鋼管柱，2根鋼管柱之間用外徑273 mm壁厚8 mm橫撐及三角斜撐連接，同時臨時墩支架頂部用2 cm厚管板找平。第二種型號臨時墩支架支架根據橋梁拆除位置的不同改變其設置位置，嚴順橋向間距4.6 m布置(支架中心間距4.6 m)。鋼管柱為采用外徑377 mm壁厚6 mm的鋼管，順橋向間距為2.246 m的兩排鋼管柱用橫撐及三角斜撐連接，橫橋向每排有2根鋼管柱，2根鋼管柱之間用外徑273 mm壁厚8 mm橫撐及三角斜撐連接，同時臨時墩支架頂部用2cm厚管板找平。

(2)橋梁拆除時保證道路通車暢通，箱梁拆除順序：2～3墩箱梁→2墩到1墩和2墩跨中位置(距離2墩約14m處)箱梁→1墩到1墩和2墩跨中位置(距離1墩約21 m處)箱梁→0～1墩箱梁，其中，0-1墩箱梁、2～3墩箱梁分別從橋臺向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墩跨中位置箱梁從跨中向墩柱拆除。

(3)0～1、2～3墩箱梁拆出時，橋臺外3 m處搭設第一種臨時墩支架，橋臺外3+4.6 m處搭設第二種臨時墩支架，橋臺外3+4.6+4.6 m處搭設第一種臨時墩支架，3+4.6+4.6+4.6 m處搭設第二種臨時墩支架。以此類推采用兩種臨時墩支架項目搭設拆除的施工方法，將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時，首先在1墩和2墩跨中位置搭設第一種臨時墩支架，第二種臨時支架間距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預制類似。將35 m箱梁分成8段拆除。

(5)拆除段用2臺100 t吊車整體吊裝到指定地點。

3 井字形臨時墩支架驗算

在箱梁拆除過程中，有兩處最不利位置，分別是第一處臨時墩支架布置在1墩和2墩跨中位置(距離1墩約21 m處)簡稱工況一。第二處是2個第二種臨時墩間距4.6 m布置在距離0#臺或3#臺約4 m處(橋臺位置第一段箱梁拆除后)簡稱工況二。

3.1 承載能力驗算

工況一：

在工況一下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為682.5 kN。

臨時墩支架采用外徑為800 mm，壁厚為10 mm的鋼管，截面面積為0.22 m2。按照公式進行驗算。

臨時墩支架的強度滿足要求。

273 mm×8 mm支撐計算結果

Φ273 mm×8 mm連接系最大組合應力3.04 MPa<[σ]=140 MPa，滿足要求。

在工況二下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為170.63 kN。

臨時墩支架采用外徑為377 mm，壁厚為6 mm的鋼管，截面面積為6.993×10-3m2。按照以下公式進行驗算。

臨時墩支架的強度滿足要求。

273 mm×8 mm支撐計算結果

Φ273×8連接系最大組合應力7.18 MPa<[σ]=140 MPa，滿足要求。

3.2 穩定驗算

工況一：

在工況一下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為682.5 kN。

單根鋼管樁在承載能力允許范圍內不會失穩，因此以軸心受壓的單根立柱進行驗算。

鋼管穩定性驗算公式

N≤[N]=Φ·A·[σ]

回轉半徑

鋼管長細比

軸心受壓構件，查《鋼結構設計規范》(GB 50017-2017)，鋼管軸心受壓穩定系數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

臨時墩支架的穩定驗算滿足要求。

工況二：

在工況二下，利用midas civil建立箱梁拆除的模型，得到單根鋼管柱所承受的最大反力為170.63 kN。

單根鋼管樁在承載能力允許范圍內不會失穩，因此以軸心受壓的單根立柱進行驗算。

鋼管穩定性驗算公式

N≤[N]=Φ·A·[σ]

回轉半徑：

鋼管長細比：

軸心受壓構件，查《鋼結構設計規范》(GB 50017-2017)，鋼管軸心受壓穩定系數φ=0.952

[N]=φA[σ]

=0.952×6 993×140=932 kN

由上可知：

N=170.63 kN≤[N]=932 kN

臨時墩支架的穩定驗算滿足要求。

通過MIDAS軟件進行支架設計，科學的解決了舊橋拆除中支架設計缺少理論依據的問題，而且MIDAS軟件計算的結果不但較手算結果精度高，而且速度快。還可以根據不能設計結果在對比，從而降低施工成本。