【特大橋拆除施工技術方案15000字（論文）】

特大橋拆除施工技術方案目錄TOC\o"1-2"\h\u4006女山湖特大橋拆除施工技術方案 131219摘要 16580引言 215333一女山湖特大橋施建簡介和拆除施工時解決的關鍵問題 3144961.1女山湖特大橋施建簡介 385692.1橋梁拆除的主要方法 5284232.2橋梁拆除的關鍵技術和安全系數(shù) 6160012.3拆除方案介紹 6302952.3.1纜索吊拆除 6122792.3.2浮吊斜拉索拆橋 79181三全橋結構拆除施工控制的計算機仿真分析 8228563.1橋梁施工控制分析方法 8274881.正裝分析法 8115232.倒裝分析法 850013.無應力狀態(tài)分析法 9256263.2全橋結構拆除的靜力分析 947793.2.1拱下千斤頂支頂力優(yōu)化 9245993.2.2應力計算結果 1132425表：拱上結構拆除計算結果 1161193.3拱圈的拆除 114350l)切割拱頂段 11113182)拆除拱頂段 1221153.4橋墩水平推力計算結果 1226479圖：拆除過程中拱箱豎向變位圖 1315010第5章大橋拆除工程施工監(jiān)控系統(tǒng)與方法技術總結 13201785.1橋梁施工監(jiān)控的方法和內容 1323241.2拆除施工時解決的關鍵問題 16218365.2大橋拆除過程中監(jiān)測技術方法總結 1785411.測點布置 1715182.拱箱豎向位移監(jiān)測結果 17115563.溫度對千斤頂支頂力的影響 17274434.水平索索力監(jiān)測結果及分析 20160325.3總結 2124960參考文獻 21摘要拆除橋梁不同于新建橋梁,不同橋型根據其自身的特點和環(huán)境因素適用不同的拆除方法,目前國內對橋梁的拆除方法和拆除施工控制的研究還不夠系統(tǒng)和完善。本文結合工程實例—女山湖特大橋的拆除工作,對鋼筋混凝土連拱橋的拆除方法及施工控制開展了分析研究。目前橋梁拆除施工方法主要有爆破法和機械拆除法,本文研究的女山湖特大橋由于需要保留下部結構,必須采用機械拆除法。論文根據連拱橋的受力特點,論證了幾種拆除方案,并進行對比分析,提出最佳施工方案建議。橋梁經過多年的運營,承載能力下降,拆除過程中不可預見的不利因素增多,因此在拆除過程中進行施工監(jiān)控是必不可少的。對連拱橋而言,拆除中墩頂水平推力的變化,可能帶來潛在風險。根據選定的施工方案,利用有限元計算軟件,模擬各個拆除施工階段中應力和位移的變化情況。在施工過程中收集數(shù)據、調整參數(shù)、將數(shù)據實測值與理論值進行對比分析,構成施工監(jiān)控預警系統(tǒng),確保拆除施工的順利進行。拱橋在拆除中不僅要控制其應力和位移不超過設計容許值,而且要考慮拱圈的穩(wěn)定性,保證其在拆除過程中不發(fā)生屈曲。論文對此進行了模擬分析。隨著時間的推移,越來越多的橋梁面臨拆除重建或改建。因此橋梁的拆除是橋梁工程師必須著手研究的一個新的課題。本文通過對連拱橋拆除施工控制的研究和實施,為女山湖特大橋上部結構的順利拆除提供了技術保障,其成果可為今后同類型結構拆除施工提供參考。關鍵詞：橋梁；連拱；拆除；施工；施工控制；穩(wěn)定性引言隨著時間的推移，經濟的快速發(fā)展，之前修建的橋梁或者達到使用壽命，或者難以滿足交通發(fā)展需要，需要進行改建或重建。因此，橋梁的拆除成為橋梁工程師必須著手研究的新課題。高層建筑物的拆除，國內外研究頗多。拆除建筑物的方法主要是爆破法，這種方法的理論體系相對比較完善。目前國內外爆破方法主要有控制爆破法、切割爆破法、水壓爆破法、無聲靜態(tài)爆破法等。橋梁常常要跨越河流，與建筑物在受力模式上有所不同，在特殊條件下(如通航河流、部分拆除等)，將爆破的方法應用于橋梁拆除就受到限制。因此，有必要探討在特殊條件下適合橋梁拆除的方法，即“非爆破拆除法”或“機械拆除法”。結合實際工程，探索連拱橋的機械拆除方法，研究連拱橋拆除過程中的施工與控制是本論文的主要內容。一女山湖特大橋施建簡介和拆除施工時解決的關鍵問題1.1女山湖特大橋施建簡介女山湖是安徽最大的淡湖之一，其地處于皖蘇之間，是淮河下游流域的水帶，呈東西狹長分項目所在段落女山湖為規(guī)劃Ⅳ級航道。女山湖特大橋方案參數(shù)：橋梁中心號為K22945，橋跨布置為（19x30（42686842）39x30）m，橋長1966m，起點樁號為K21962.000，終點樁號為K23928，全橋共16聯(lián)，交角為90度。女山湖特大橋主橋跨徑組合為（42684842）m，主橋采用預應力混凝土變截面連續(xù)箱梁，單幅橋梁寬度15.75m，主橋全長220m。橋梁縱面位于R-40000m，T-430.955，E-2.322m的凸形豎曲線內；平面位于直線上。女山湖特大橋引橋上部結構采用30m裝配式PC箱形連續(xù)梁；下部采用柱式墩、肋式臺，鉆孔摩擦樁基礎。項目設計為六車道一級公路，設計時速為80公里/小時，路基寬32米。圖1：女山湖特大橋所處路段

由于塔柱較高，為高空作業(yè)，作業(yè)面較狹窄，安全施工尤為重要，塔柱為斜拉橋的主要承力結構和景觀工程，砼內在質量、錨固區(qū)質量以及外觀質量為施工控制重點。塔柱施工輔助設施主要包括起吊設施、電梯及塔柱爬模外掛施工系統(tǒng)等。根據索塔的工程特點，采用液壓爬模法對塔柱進行施工。錨固區(qū)標準段每6.0米為一節(jié)；非錨固區(qū)分兩次澆注，第一次澆注高度6.1m，第二次澆注高度為5m；塔頂裝飾塊6.4m一次性澆注。

塔柱節(jié)段澆筑完畢后至模板拆除，采用頂面覆蓋蓄水養(yǎng)生。由于蓄水過程中水會從模板縫隙流失，砼頂面設一水管不間上塔柱模板拆除后整體外觀質量較好，現(xiàn)場同條件自養(yǎng)試塊7d強度為52.3Mpa。

裂縫情況：2009年11月23日上午模板拆除后，砼結構物表面發(fā)現(xiàn)有局部裂縫，主要可分為以下幾種形式：

第⑴類：塔柱表面局部裂縫。

第⑵類：砼結構物圓弧倒角處豎向裂縫。

第⑶類：局部表面龜裂紋。

裂縫原因分析：

①第Ⅰ類裂縫：表面浮漿較厚，拆模后突然冷縮形成。

②第Ⅱ、Ⅲ類裂縫：上塔柱砼在熱脹冷縮過程中受模板及塔座的約束，不能自由伸縮，在結構物應力變化處砼產生裂紋（如圓弧倒角處、預埋較大孔洞處、結構物平面中心處）?；炷翝沧⒊跗冢a生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部不易散發(fā)，常使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內外溫差，這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力當超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫；另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導致裂縫的產生；當混凝土內部達到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達到使用溫度或最低溫度，它們與最高溫度的差值就是內部溫差；這三種溫差都會產生溫度裂縫。在這三種溫差中，較為主要的是由水化熱引起的內外溫差。

裂縫處理措施：

①處理方法選擇：裂縫修復的處理辦法，主要有以下幾種：

a．修補處理：修補處理一般情況下可分為：表面處理、壓力灌漿、填充法等。

b．加固處理：加固處理主要針對由于裂縫降低的混凝土構造物的承載力。

為了保證成品混凝土的耐久性，必須對裂縫進行封閉處理，確保鋼筋保護層厚度。

對于淺層裂縫的修補，通常是涂刷水泥漿或低粘度聚合物封堵，以防止水份侵入；對于較深且較寬的裂縫，就必須采用壓力灌漿技術進行修補。

修補處理中，壓力灌漿是針對深度較深之裂縫的處理方法。根據X22#主墩塔柱表面裂縫的實際情況，裂縫較淺，長度不長，面積較小。采用表面處理或填充法處理較合適。最簡易有效的處理方法為以下兩種：一是，涂刷水泥漿（表面處理）；二是，用賽柏斯進行封閉（填充法）。

涂刷水泥漿處理：其具體施工步驟如下：

Ⅰ．用鋼絲刷清除混凝土表面附著物；

Ⅱ．用水沖洗干凈后充分干燥；

Ⅲ．然后用同等標號水泥凈漿從裂縫處灌入；

Ⅳ．在第一次灌入水泥凈漿初凝前進行再次灌入，保證灌注密實；

Ⅴ．最后在表面涂抹一層水泥漿進行外表封閉。

處理完后必須及時進行覆蓋、灑水養(yǎng)生，并注意防止水對剛處理處進行沖刷或被人為破壞。

強度分析：

從近期混凝土7天與28天強度關系上看，7天與28天增強關系不明顯，從前期小攪拌機試拌數(shù)據上看，可以排除出集料和水泥的問題，剩下的材料就只有拌合用水及減水劑的原因了。

拌合水：前期試拌所采用的拌合水為高質水，大攪拌機所用的是低質水，低質水路化物、可溶物、硫酸鹽超標。

減水劑：由于近期溫度偏低造成減水劑在低溫情況下結晶沉淀加重使減水劑緩凝時間加長，另外根據最近值班發(fā)現(xiàn)減水劑含氣量有所加大，單從7天及28天在拌和站的強度上看減水劑為早強型減水劑但最終定型還要對越秀水泥進行混凝土試拌試驗數(shù)據確定。

應對措施：根據上塔柱的裂縫原因分析，在后續(xù)塔柱施工應采取措施予以預防，擬采用的主要預防措施為：

原材料降溫：對澆筑前的水泥及其他原材料進行降溫措施。

加強冬季保溫：模板拆除后及時進行保溫養(yǎng)護措施，減小內外溫差引起產生溫度應力裂縫。

增設冷卻水管：根據水化熱計算結果，按照要求布置冷卻水管，并保持適量的通水量，避免大體積砼澆筑后升溫過程中容易出現(xiàn)的內外溫差大，溫度應力導致砼表面開裂的現(xiàn)象。

優(yōu)化設計、合理布置構造鋼筋：合理增設構造鋼筋，避免構造裂縫出現(xiàn)。

二橋梁拆除的主要方法和關鍵技術2.1橋梁拆除的主要方法1.目前橋梁的拆除方法主要還是爆破拆除法。該方法拆除橋梁速度快，主要應用于周圍建筑物較少，對環(huán)境影響較小，結構沒有回收利用價值的情況?？紤]有些舊橋在拆除時需要保留橋墩用作新建橋時使用，以及對周圍環(huán)境的保護(例如對航道的保護)，爆破法應用于橋梁的拆除施工中有其局限性，需要針對不同的橋梁類型，探索適用的拆橋方法。2.非爆破法拆除(機械法拆除)，通常在爆破法無法實施的情況下采用[5]。該方法可以兼顧到橋梁拆除自身的特點，安全可靠，但是由于舊橋經過多年的運營，其強度、剛度、穩(wěn)定性可能存在不同程度的下降，在拆除過程中不可預見的因素較多。因此從拆除施工的安全性、穩(wěn)定性、技術可行性等各方面進行拆除方案的比選、優(yōu)化是橋梁拆除前不可或缺的工作。3.對病害嚴重的橋梁采用非爆破法拆除時，由于其承載能力下降，如何保證在拆除施工過程中把各項指標控制在容許的范圍內，是橋梁能否安全拆除的關鍵。4.對鋼筋混凝土連拱橋，在拆除過程中保持未拆拱圈的穩(wěn)定性、盡量削減連拱效應、控制水平推力是拆除中的重點和難點。2.2橋梁拆除的關鍵技術和安全系數(shù)拆除技術要求由于需要保留原橋下部結構,拆除過程中不能采用爆破的方法,在原則上需按照建橋逆作業(yè)法拆除。為確保能繼續(xù)使用原橋下部結構,拆除施工中要嚴格控制橋墩承受的不平衡水平推力和橋墩水平位移、墩身混凝土拉應力及混凝土開裂為確保施工安全,防止待拆除上部結構出現(xiàn)問題而影響下部結構,也需要嚴格控制拱肋混凝土拉壓應力、拱肋混凝土裂縫寬度、拱肋撓度和軸線偏位等。結合設計規(guī)范和工程經驗,制訂了拆除工程容許誤差,見表一。表1：拆除工程容許誤差另外,對于臨時保護性構件的設計應具有足夠的安全系數(shù),臨時構件的安全系數(shù)如下:1.抵消部分水平推力的水平約束索設計安全系數(shù)大于3.0;2.拱下支撐、拱肋橫向穩(wěn)定支撐設計安全系數(shù)大于2.0;3.棧橋及吊裝系統(tǒng)設計安全系數(shù)大于2.5;4.臨時支墩設計安全系數(shù)大于3.0。2.3拆除方案介紹2.3.1纜索吊拆除采用斜拉扣掛纜索吊裝施工的逆過程對舊橋進行拆除具體施工過程為:對每跨每條拱肋，在兩邊拱腳段上端頭設置扣索，通過預張調整扣索力，使得拱頂截面理論內力為零或接近零，然后用纜索吊裝系統(tǒng)對應的吊點吊住拱頂段并使吊索承受一定的力(吊點力、扣索力通過計算分析確定)，再截斷拱頂段與拱腳段間接頭，拆除拱頂段，隨后逐步對稱拆除拱腳段?？紤]到在上、下游設置纜風索困難，該方案采取每跨先拆除每條拱肋的外側拱箱，外側拱箱拆除時借助內側拱箱保持穩(wěn)定。對內側兩條拱箱，則采用設置的纜索吊裝系統(tǒng)同步拆除的方法進行施工。按上述工序，在拆除完拱上結構后，逐跨拆除各跨外側拱箱和一部分肋間橫梁，然后逐跨拆除各跨內側拱箱和剩余肋間橫梁。該方案施工具有以下特點:1)裝備進場方便，施工周期較短，費用較省。結構體系受力明確，計算簡單，但拆除內側拱箱時的結構穩(wěn)定性較差;吊點力、扣索力的調整控制較為困難。對不平衡水平推力，無明確控制措施。施工過程中無操作平臺，拱肋切割操作較困難。2.3.2浮吊斜拉索拆橋在拆除完拱上結構后，在各墩(臺)頂設置塔架，架設扣索、背索及平衡索(方案二)。通過調整各拉索的索力來調整拱圈內力，直至5跨拱圈的拱頂截面內力為零或接近于零。然后切割打開拱頂，完成拱圈的支撐體系轉換，使全橋拱圈由5跨連拱變?yōu)榱鶄€獨立的雙(或單)懸臂半拱圈，最后，逐節(jié)段拆除對稱半拱圈的拱箱。切割下來的拱段，直接由浮吊吊運出場。由于理論計算與實際情況存在偏差，保證拱頂切割處內力為零的難度較大。所采取的措施是在拱頂段未切割拱箱上安裝水平縱向鋼支撐，用以承擔拱頂切開后的殘余內力，并在拱頂切割過程中，動態(tài)監(jiān)控鋼支撐的應力變化，據此調整拉索索力，使整個拱肋結構受力體系處于安全和受控狀態(tài)，保證鋼支撐受到的軸力為零或接近于零，從而完成內力體系轉換，消除連拱效應，然后按逐跨逐段的順序對稱拆除拱圈。該拆除方案具有以下特點:l)塔架、扣索等常規(guī)施工設備進場耗時較短，吊運設備為浮吊，這可多個作業(yè)點同時施工，總工期較短，費用較低。2)在拱頂段切開后，全橋形成六個獨立的拱肋支撐體系，采用對稱拆除施工，拱肋對橋墩和橋臺的水平推力最小，理論上可有效保護橋墩和橋臺的安全。3)在未切割的拱段安裝鋼支撐，承擔拱頂斷開后的殘余內力，會使結構體系的穩(wěn)定性得到一定提高。4)每跨分9段拆除，需布設的扣索較多，并通過監(jiān)控鋼支撐的應力變化來調整扣索索力，此過程控制難度較大。拱肋拆除步驟為:先拆除上下游外側拱箱，再拆除部分橫系梁，最后拆除上下游內側拱箱，均采取先拱頂后拱腳的順序。拆除前將拱下1/3跨附近的支撐頂緊，并在拆除跨拱肋下設置測力千斤頂進行同步頂升。拱肋分三段切割拆除，利用架設在棧橋上的龍門吊吊運至橋頭。單臺龍門吊設計吊重量為50t，立柱高巧m，橫梁凈跨度21.25m，吊運拱箱時兩臺龍門吊合并使用。根據拆除工況，在產生較大水平力的橋墩處設置水平約束索，并且按要求進行張拉，以保證橋墩有足夠的抵抗水平推力的安全儲備。該拆除方案具有以下特點:l)拆除過程中搭設有施工平臺，可多點作業(yè)，便于拆除施工，運輸方便。2)鋼管樁、棧橋、龍門吊等施工設備耗材較多，耗時較長，但棧橋等設備也有利于修建新橋，可縮短改建工程總工期。3)切割過程中在橫梁上對拱肋施加臨時支頂力，使待拆除結構的穩(wěn)定性得到加強;需要時可將切割后的拱段放置在平臺上，使切割吊運過程操作更安全。4)采用龍門吊吊裝，操作簡單，安全可靠。5)跨中支墩可分擔部分拱圈恒載，減少水平推力;還可根據實際情況，通過每兩跨橋墩對拉水平約束索來調整不平衡水平推力，確保水平推力在允許的范圍內。三全橋結構拆除施工控制的計算機仿真分析3.1橋梁施工控制分析方法橋梁的施工通常是采用分階段完成的施工方法，結構的最終形成(或解除)，必須經歷一個漫長而復雜的施工過程以及體系轉換過程，對施工過程中的每個階段中的變形計算和受力分析，是橋梁結構施工控制中最基本的內容?，F(xiàn)階段橋梁施工控制中橋梁結構的模擬方法主要有三種:正裝分析法正裝分析法是按照橋梁結構實際施工加載順序來進行結構變形和受力分析，它能較好地模擬橋梁結構的實際施工歷程，能得到橋梁結構在各個施工階段的位移和受力狀態(tài)，這不僅可用來指導橋梁設計和施工，而且為橋梁施工控制提供了依據。同時在正裝計算中，能較好地考慮一些與橋梁結構形成歷程有關的因素，如結構的非線性問題和混凝土的收縮、徐變問題。倒裝分析法倒裝分析法是按照橋梁結構實際施工加載順序的逆過程來進行結構行為分析。倒裝計算法的目的就是要獲得橋梁結構在各個施工階段理想的安裝位置(主要指標高)和理想的受力狀態(tài)。無應力狀態(tài)分析法無應力狀態(tài)法是以橋梁結構各構件的無應力長度和曲率不變?yōu)榛A，將橋梁結構的成橋狀態(tài)和施工個階段的中間狀態(tài)聯(lián)系起來，這種方法特別適用于大跨度拱橋和懸索橋的施工控制。在新建混凝土橋梁的施工控制中，由于橋梁結構的非線性問題和混凝土的收縮、徐變問題，無論倒裝計算法還是無應力狀態(tài)法都不會與正裝計算的結果吻合。而在橋梁的拆除施工控制中，基于橋梁結構的非線性和混凝土的收縮、徐變都己基本穩(wěn)定，因此這三種方法計算的結果基本一致。3.2全橋結構拆除的靜力分析3.2.1拱下千斤頂支頂力優(yōu)化拱圈拆除過程中，首先對拱下千斤頂支頂力進行優(yōu)化，根據拱圈應力與橋墩不平衡水平推力計算出拱下千斤頂?shù)淖罴阎ы斄?。因為，千斤頂支頂力過大，會使支頂處的拱箱上緣出現(xiàn)過大的拉應力，可能造成拱圈開裂;而支頂力過小，不但會使橋墩承受較大的不平衡水平推力，而且會使待拆拱箱在拱頂段割斷瞬間內力釋放過大，造成較大的振動，影響整個結構的安全。因此，拱下支頂力的優(yōu)化設計對該連拱橋拆除施工控制非常重要。拱下支頂力的優(yōu)化設計采用有限元軟件ANSYS進行分析。設計優(yōu)化是一種尋求最優(yōu)設計方案的技術。最優(yōu)設計方案是最有效的方案，可以滿足所有設計要求，并且所需要的支出(如重量、面積、體積、應力或費用等)最小?？梢詫υO計方案的所有方面進行優(yōu)化。ANSYS中所有可以參數(shù)化的選項都能進行優(yōu)化。ANSYS程序提供了分析一評估一修正的循環(huán)過程對設計方案進行優(yōu)化，對初始設計進行分析，根據設計要求對分析結果進行評估，然后對設計進行修正。重復執(zhí)行這一循環(huán)直到所有設計都滿足要求，得到最優(yōu)方案。ANSYS設計優(yōu)化中定義三種參數(shù):設計變量、狀態(tài)變量和目標參數(shù)。設計變量為自變量，通過改變設計變量的值來實現(xiàn)結果的優(yōu)化，設計變量的上下限決定了設計變量的變化范圍。狀態(tài)變量是因變量，是設計變量的函數(shù)，通過狀態(tài)變量可以約束設計。目標函數(shù)是設計變量的函數(shù)，是希望盡量減小的數(shù)值。改變設計函數(shù)的數(shù)值將改變目標函數(shù)的數(shù)值。ANSYS中只能定義1個目標函數(shù)。圖：ANSYS優(yōu)化分析模型在本次的優(yōu)化設計中，設計變量為千斤頂支頂力，通過改變支頂力的數(shù)值尋求拱圈的最優(yōu)受力狀態(tài)。狀態(tài)變量為橋墩所受的水平推力，將橋墩水平推力控制在1000kN(設計要求為1800kN)以內。目標函數(shù)為拱圈截面的最大拉應力，通過設計變量支頂力的變化來調整拱圈中的拉應力，使拉應力滿足設計要求同時控制拱圈中壓應力不能過大(過大的壓應力會造成切割困難)。ANSYS模型參見圖。表：千斤頂支頂力優(yōu)化結果表中變量類型:SV為狀態(tài)變量，DV為設計變量，OBJ為口標函數(shù):應力中正值表示拉應力，負值表示)長應力。圖：優(yōu)化結果曲線圖ANSYS優(yōu)化分析計算結果見表，圖所示。圖顯示拱圈最大應力曲線與拱頂軸力曲線變化趨勢相反，即應力(正值表示拉應力，負值表示壓應力)越大拱頂軸力越小，因此優(yōu)化分析的目的就是要在應力與軸力變化曲線中找出最優(yōu)的組合，使應力滿足混凝土強度要求的同時控制軸力盡量小。比較拱圈最大拉應力和拱頂軸向壓力結果，認為在理論上SET3方案為優(yōu)。但在實際施工過程中，為了方便千斤頂支頂力的施加，仍選取SETI為最終支頂方案。即當拱腳和拱頂支頂力均為200kN，此時拱圈中最大拉應力為1.48MPa，拱頂軸向壓力為735kN。3.2.2應力計算結果1.拱上結構的拆除在整個拆除拱上構造過程中，重點是控制相鄰兩跨間的不平衡重量，以減小作用于橋墩上的不平衡水平推力。拱上構造拆除過程中橋墩水平力與拱圈應力最大值見表。表：拱上結構拆除計算結果表中應力正值表示拉應力,負值表示汪應力。水平推力與位移取其絕對值。3.3拱圈的拆除拱圈的拆除是整個拆除施工過程中的關鍵,根據施工方案確定的拆除順序進行施工階段的模擬分析。上部結構拆除后的拱圈模型如圖一所示。每條拱箱拆除過程可以分為以下步驟：拱箱拆除準備，施加拱下支頂力，切割拱頂段，拆除拱頂段，切割并拆除兩拱腳段。限于篇幅,本文僅列出最不利荷載工況切割拱頂段和拆除拱頂段的計算結果。l)切割拱頂段拱頂段切割后，拱頂段與拱腳段分離，切縫處的彎矩和剪力會隨之釋放，而拱軸向內力不會完全釋放。由于在切割過程中千斤頂支頂力、龍門吊吊索力(切割前將吊索扣掛在待拆除拱段上)及由體系轉換造成的內力釋放共同作用，難以用計算機準確模擬。因此計算時不考慮龍門吊吊索力，只計算軸力不釋放和軸力完全釋放兩種情況下拱圈應力，計算結果偏于安全。拱圈應力分布。圖：拱頂切開后拱箱上緣應力圖軸力不釋放由圖可以看出，在拱頂切開后，拱箱截面最大拉應力出現(xiàn)在拱頂中間下緣位置。在軸力不釋放的情況下，其大小為3MPa;在軸力完全釋放的情況下，其大小為6.43MPa。為了防止拆除過程中拱頂中間下緣開裂，采取下列措施:(1)在切割過程中用鋼墊片將切割縫塞緊，保證其軸力不會釋放過大;(2)將龍門吊吊索適當拉緊，防止切割完成瞬間產生較大振動。2)拆除拱頂段拱頂段拆除后每個拱箱兩側的拱橋體系轉換，形成一次超靜定體系，此時拱箱應力圖如圖和所示。拱箱下緣最大拉應力為2.“MPa，見圖所標示位置;上緣最大拉應力為3.98MPa，見圖所標示位置。3.4橋墩水平推力計算結果以拆除最后一片拱箱為例，拆除過程中橋墩水平推力計算結果見表。表中結果可以看出橋墩最大水平推力出現(xiàn)在第二跨拱頂段切斷后，最大水平推力為1102.8kN，小于橋墩設計水平推力180OkN。圖：拆除過程中拱箱豎向變位圖拱箱的豎向位移計算在拆除施工控制中具有非常重要的作用。在拆除過程中,對應力應變的監(jiān)測比較困難,誤差較大。拱箱豎向位移可作為一個非常重要的控制指標,通過對位移的觀測,及時調整施工狀態(tài),建立有效的預警體系。從表中數(shù)據可以看出拱箱最大豎向位移出現(xiàn)在每跨拱箱拱頂段拆除后,最大豎向位移為,計算結果均控制在容許范圍內。可以看出拆除跨拱箱拆除時對鄰近跨拱箱豎向變位影響很小,因此拆除過程中豎向位移監(jiān)測的重點是對拆除跨的監(jiān)測。第5章大橋拆除工程施工監(jiān)控系統(tǒng)與方法技術總結5.1橋梁施工監(jiān)控的方法和內容橋梁施工監(jiān)控是橋梁建設質量控制所必須的，并早己被橋梁建設者所認識。大橋施工過程中所做的應力、標高的調整，實際上就是橋梁施工監(jiān)控的內容。橋梁施工控制技術在國外得到了廣泛重視?；炷吝B續(xù)梁橋時，就建立了施工控制所需的應力、撓度等參數(shù)的觀測系統(tǒng)，并應用計算機對所觀測參數(shù)進行現(xiàn)場處理，然后將處理后的實測參數(shù)送回控制室進行結構計算分析，最后將分析結果返回到現(xiàn)在進行施工控制。上述方法也是國外傳統(tǒng)的施工監(jiān)控方法。根據現(xiàn)代工程控制的基本思想，有效地進行了主梁撓度和索塔水平位移的施工監(jiān)控。大橋的控制成功，引起了橋梁界對橋梁施工監(jiān)控技術研究的高潮。對斜拉橋施工監(jiān)控計算進行了全面研究，已初步形成系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要依靠現(xiàn)場微機用理想的施工倒退分析程序和考慮混凝土徐變收縮影響的控制分析程序提供每一施工階段的理想狀態(tài)計算控制值，在現(xiàn)場將理想狀態(tài)計算控制值與實測值進行比較分析，并通過對設計參數(shù)的識別和拉索索力的優(yōu)化調整等方法，實現(xiàn)施工作業(yè)與施工控制之間的良吐循環(huán)，最后達到對主梁撓度和拉.索索力實施雙控的目的。緊接著有對懸索橋、拱橋、連續(xù)剛構橋等的施工監(jiān)控技術展開了研究與實踐，并取得了較好成果。如上所述，在橋梁施工監(jiān)控技術方面的研究和應用起步較早，將施工監(jiān)控納入常規(guī)施工管理工作中，監(jiān)控方法已從人工監(jiān)測、分析與預報，發(fā)展到自動控制、分析預報、調整的計算機自動控制，并己形成了較完善的橋梁施工監(jiān)控系統(tǒng)。即使如此，橋梁施工監(jiān)控技術的研究還在繼續(xù)，這是由于影響橋梁施工的因素太多、太復雜，同時，不斷涌現(xiàn)的新型的、規(guī)模(跨徑)更大的橋梁工程也對橋梁施工控制提出了更高的要求。雖在橋梁施工中己注意到結構應力調整和預拱度的設置，但并未將系統(tǒng)概念引入。在以后的研究中，主要集中在斜拉橋上，對橋梁施工監(jiān)控的研究才逐漸在其他橋梁上展開和應用。比較起來，我國在該領域還有差距，主要表現(xiàn)在對橋梁施工監(jiān)控的理論研究還不夠、監(jiān)測手段落后、對影響施工控制的因素研究不透、預測和判斷精度不高、還未建立起一套完整的施工監(jiān)控技術系統(tǒng)和組織管理系統(tǒng)。智能控制是橋梁工程控制(施工控制和服役橋梁控制)的發(fā)展趨勢。大型橋梁工程，結構復雜、規(guī)模巨大，己難以用一般的手段來監(jiān)測與控制，必須通過埋設新型傳感器(如光纖傳感器)和應用先進的信號處理技術，以及建立在服役橋梁監(jiān)測系統(tǒng)，形成智能控制系統(tǒng)，提高工程控制的科學性、可靠性和可操作性，這是橋梁工程控制的發(fā)展方向。橋梁施工監(jiān)控的任務就是對橋梁施工過程實施監(jiān)控，確保在施工過程中橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內。不同橋型的橋梁，其施工控制工作內容不一定完全相同。本文結合以往的經驗制定適合拱橋拆除的監(jiān)控方法和內容。橋梁施工的控制方法主要是根據新建橋梁施工總結出來的幾種方法。目前主要有三種:一是采用糾偏終點控制的方法，即在施工過程中，對產生主梁線形偏差的因素跟蹤控制，隨時糾偏，最終達到理想線形，這種方法常采用Kalman濾波法和灰色理論等。顯然，這種方法工作量大，有時控制效果不一定理想。應用現(xiàn)代控制理論中的自適應控制法，即對施工過程中的標高和內力的實測值與預計值(設計值)產生偏差的原因，從而對參數(shù)進行修正，達到雙控的目的。這種方法的重點在于對影響結構變形和內力的主要設計參數(shù)的識別上，而一般只要及時對產生偏差的主要參數(shù)進行修正(一般由計算機自行進行)，則實測值與預計值擬合得就非常理想。還有一種方法是在設計時給予主梁標高和內力最大的寬容度，即誤差的容許值，如斜拉橋主梁線形設計的寬容度達士15cm(懸臂長為215cm)，當然對于每一節(jié)段的誤差也有限制。這種做法減少了控制的難度，但會產生其他問題(如斜拉索的制作長度問題等)。拆除橋梁與新建橋梁在施工方法上有著很大的不同，所以其監(jiān)控方法也不盡相同。連拱橋在拆除過程中特別是切割過程中受力比較復雜，根據其施工特點采取容許誤差法進行施工監(jiān)控較為合適。在橋梁拆除之前對拆除的各個施工階段進行計算機模擬分析，制定各個拆除階段的容許誤差;在拆除過程中對各項指標進行監(jiān)控，建立施工預警體系。幾何(變形)控制橋梁結構尺寸控制是施工控制的基本要求。但結構在施工形成過程中均要產生變形，加之施工中各種誤差的積累，因此任何一個結構不可能達到與設計尺寸準確無誤的吻合，故盡量減少結構尺寸與設計尺寸的偏差，并將其降到允許的程度。這是對修建橋梁幾何控制的要求，要求成橋后線形滿足設計要求。而在橋梁拆除過程中，對各個施工階段的幾何控制即變形控制則是為了控制結構的安全。根據橋梁的本構關系計算橋梁變形與應力之間的關系，通過控制橋梁的變形間接控制應力不超出容許值。大橋拆除過程中變形控制指標包括拱箱變位和墩頂水平位移。l)拱箱豎向變位對拆除跨和鄰近跨的拱箱，要求在切割吊運過程中，其豎向變位不超過士15mm。2)拱箱水平變位對拆除跨和鄰近跨的拱箱，要求在切割吊運過程中，其橫向變位不超過士15mm。3)墩頂水平位移對拆除跨和鄰近跨之間的橋墩，在施工期間應控制其墩頂水平位移。由于橋墩剛度大，墩頂水平位移的理論計算值很小，常規(guī)測量儀器難以滿足精度要求。因此，要求墩頂水平位移不超過士smm(常規(guī)儀器可觀測)。應力控制：結構應力控制好壞與否，在外觀檢查時不易發(fā)現(xiàn)。但是，如果結構實際應力狀態(tài)與設計應力狀態(tài)嚴重不符，將會對結構造成危害，并較之結構變形的影響為大，所以，在對橋梁進行施工控制時，尤其要注意對結構應力的監(jiān)控。對結構應力控制除了通過變形控制外，還對以下兩個方面控制結構的應力。(l)拱下千斤頂支頂力按既定施工方案，在拆除跨和鄰近跨設置測力千斤頂并按要求施力。由于溫度等的影響，在拱箱拆除過程中，千斤頂?shù)闹ы斄l(fā)生變化。根據計算機分析結果，支頂力誤差控制在士40kN時，由此間接控制拱箱混凝土應力在要求范圍內。(2)水平索拉力水平索在拆除過程中是作為一種安全儲備，對水平約束索的應力控制也不可忽視，以便在施工過程中發(fā)生突發(fā)事件時可以及時張拉水平約束索。索力監(jiān)控誤差指標為給定值的士3%。穩(wěn)定控制：橋梁結構的穩(wěn)定關系到橋梁的安全，它與橋梁的強度有著同等重要的意義。橋梁穩(wěn)定性早已引起人們的重視，但偏重于橋梁的穩(wěn)定計算，而對施工過程中可能出現(xiàn)在失穩(wěn)現(xiàn)象還沒有可靠的監(jiān)測手段，也還沒有快速反應系統(tǒng)，所以，當橋梁發(fā)生失穩(wěn)時很難保證橋梁施工安全。為此，在橋梁拆除前需進行穩(wěn)定性分析外，在拆除過程中還必須采取一系列措施(如設置橫向限位支架等)，確保橋梁拆除過程中不發(fā)生失穩(wěn)。安全控制:橋梁施工過程中結構安全監(jiān)控是橋梁施工監(jiān)控中的重要內容，只有保證了施工過程中的結構安全，才談得上其他控制與橋梁的完成。其實，橋梁施工安全控制是上述變形控制、應力控制、穩(wěn)定控制的綜合體現(xiàn)，上述各項得到了控制，安全也就的到了控制(由于橋梁施工質量問題引起的安全問題除外)。由于結構形式的不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據實際情況，確定其安全控制重點。在大橋拆除施工中，由于橋梁經過多年的運營，墩身(需要保留)多處存在裂縫，因此對裂縫的監(jiān)控是安全控制內容之一。對裂縫的監(jiān)控主要體現(xiàn)在以下兩個方面:(l)拱圈混凝土裂縫監(jiān)控要求在整個施工過程中，拱圈結構混凝土裂縫蕊0.2mm且無繼續(xù)發(fā)展的趨勢。(2)墩身混凝土裂縫監(jiān)控要求在整個施工過程中，墩身混凝土結構的裂縫維持現(xiàn)狀，既有裂縫寬度簇0.2mm且不發(fā)生明顯增長。加強對施工隊伍質量意識的培訓，落實具體的質量行為監(jiān)控，避免施工過程中的露筋、減小保護層現(xiàn)象，防止水平裂縫的產生。在模板拆除后及時進行修補。

綜上所述，影響該特大橋上塔柱質量的因素是多方面的，既有外在因素，又有內在因素，既有主觀因素，又有客觀因素，針對這些問題，我們必須通過認真分析，找準主因，從此下手，制定相關應對措施或辦法，對以后同類工程施工管理都具有很大的借鑒作用。1.2拆除施工時解決的關鍵問題本論文緊密結合大橋改建工程，對鋼筋混凝土連拱橋在拆除過程中的結構行為進行研究分析。具體完成以下幾方面的內容:1.從安全性、穩(wěn)定性以及技術可行性等方面，對橋拆除方案進行初步研究與對比分析，尋求適合工程實際的最佳方案，也為以后的拆橋工作提供更多可供借鑒的方法。2.借助有限元軟件對拆橋全過程進行仿真分析，鑒于拆橋過程中結構的時間歷程變化參數(shù)(主要是混凝土的收縮徐變)都己基本穩(wěn)定，因此考慮重點將是結構的變形及承載能力的下降。3.對橋梁拆除實施全過程監(jiān)控。在拆橋過程中對橋梁關鍵點的應力和變形進行實時監(jiān)測，并與有限元計算結果進行對比分析，及時調整施工過程中出現(xiàn)的問題。4.連拱作用的分析是連拱橋拆除的重點，是計算連續(xù)拱橋與單拱的最大區(qū)別，也是連續(xù)拱橋拆除中的焦點問題。本文對此進行了初步研究。5.連續(xù)拱橋在拆除過程中橋墩可能會產生不平衡的水平推力，為確保能繼續(xù)使用原橋下部結構，拆除施工中要嚴格控制橋墩承受的不平衡水平推力和橋墩水平位移、墩身混凝土拉應力及混凝土開裂;為確保施工安全，防止待拆除上部結構出現(xiàn)問題而影響下部結構，也需要嚴格控制拱肋混凝土拉壓應力、拱肋混凝土裂縫寬度、拱肋撓度和軸線偏位等，這將是論文中需要解決的關鍵問題。5.2大橋拆除過程中監(jiān)測技術方法總結拱圈拆除過程中，分別拆除四片拱箱，其受力狀態(tài)基本相同。仍以拆除最后一片拱箱為例，列出現(xiàn)場拱箱和橋墩監(jiān)測結果，并與計算結果進行對比分析。測點布置拱箱測點是將棱鏡固定在待拆側拱肋和相鄰跨拱肋上，用全站儀測量其三個方向的拱箱變位。拱箱測點布置如圖所示。橋墩測點布置是將棱鏡固定在橋墩頂中央位置，用全站儀測量其水平位移。圖：拱箱測點布置示意拱箱豎向位移監(jiān)測結果利用全站儀監(jiān)測拱圈拆除過程中各拱箱豎向位移，監(jiān)測結果見拱箱豎向位移測量結果：由表一中數(shù)據可以看出,拱箱豎向位移最大為,均控制在監(jiān)控制訂的容許誤差值巧以內。表中數(shù)據由全站儀測量，該全站儀測距精度為lmm+Zppm。即測量距離為Ikin時，儀器的測距精度為lmm+Zppm1(km)=3mm。當全站儀測距Ikm，最大測距誤差不大于3mm。結合監(jiān)測數(shù)據分析，現(xiàn)場全站儀測距均在Ikin內，可知橋墩水平位移均不超過smm，控制在監(jiān)控容許誤差范圍之內。溫度對千斤頂支頂力的影響溫度變化對拱圈變形有明顯影響，繼而會影響到拱下支頂力的大小。溫度改變支頂力大小與很多參數(shù)有關(如拱圈線形、千斤頂支頂位置、千斤頂下鋼管樁的禍合連動等)，理論分析非常繁瑣。因此，有必要通過實測，掌握溫度場變化對千斤頂支頂力的影響，為施工控制提供溫度信息和千斤頂調整依據。對環(huán)境溫度的測試，結合拱圈變形測量進行。具體做法是:在拱圈拆除前，在氣候溫度變換較為明顯的時間段里，測試一晝夜(每隔l~2小時測一次)溫度、拱圈變形及千斤頂支頂力的變化。監(jiān)測結果經整理后擬合一條有規(guī)律的曲線，見圖所示。圖中縱坐標意義為:支頂力數(shù)值除以整個過程中支頂力的平均值)。由監(jiān)測結果可知溫度影響千斤頂支頂力變化不可忽視,拱頂位置千斤頂較拱腳位置千斤頂隨溫度變化顯著。原因是,在溫度變化相同的情況下,拱頂段豎向變位大于拱腳段參見圖一,由此引起的作用于千斤頂上的反力亦較大。掌握溫度對千斤頂支頂力影響后,應定時監(jiān)測千斤頂支頂力,調整其變化幅度不超過士,均控制在安全范圍內。表：中千斤頂編號參見圖圖：千斤頂支頂力隨溫度變化曲線4.水平索索力監(jiān)測結果及分析水平約束索布置鋼絞線規(guī)格為7x中15.2，水平約束索水平約束索索力監(jiān)測結果水平約束索總的張拉噸位為100kN，索力測試元件為夾片錨索計(ZX一3102AT)，測試單根索索力。因此，每根索索力設計值為100/7一14.3kN。表中數(shù)據可以看出,在拆除施工階段,水平約束索索力變化幅度很小。分析其原因橋墩的抗推剛度相對水平索的剛度很大,在拆除過程中橋墩水平位移很小表一,加之錨固于兩橋墩的水平索有垂度影響,因此水平索索力值變化很小。但是在拆除過程中有很多不可預測的因素可能影響施工安全,設置水平索的措施提高了施工的安全系數(shù),有其必要性。本章主要工作是在施工現(xiàn)場進行的,在橋梁拆除施工過程中對各項監(jiān)控指標進行監(jiān)測,并與有限元計算結果進行對比分析,形成施工控制預警系統(tǒng)。監(jiān)測結果表明各拱箱在拆除過程中豎向變位最大值為,小于容許值巧橋墩縱向水平位移也控制在監(jiān)控容許值的范圍內。由于溫度對千斤頂支頂力有一定的影響,在溫度變化較大時段每隔一段時間一小時對千斤頂支頂力進行校核調整,保證千斤頂支頂力變化在容許范圍內。由于拆除施工順利,未對水平約束索索力進行調整,整個拆除過程始終作為一種安全儲備,增加了施工的安全系數(shù)。論文以女山湖特大橋的拆除為研究背景，結合連拱橋自身的受力特點和連拱橋的計算理論，對連拱橋的拆除方法和拆除施工全過程進行了較為詳細的分析，論文的主要結論如下:非爆破拆除前提下，拆除施工方法應結合結構特點和橋梁現(xiàn)狀進行。對大橋，保證下部結構的安全、控制橋墩所受水平推力是要點;橋梁現(xiàn)狀則與材料、結構缺陷等有關(涉及有限元分析中的參數(shù)取值)。在橋梁拆除前要根據其受力特點、拆除原因和拆除要求(如對航道、環(huán)境等的保護)，進行多種方案的比較，找到最佳者。有必要根據監(jiān)控分析結果對擬實施的方案進行優(yōu)化和調整(如調整千斤頂支頂力、增加橫向限位支架等)，確保拆除施工的順利進行。在拆除施工中需要設置預警和應急措施。主要包括:對比實測數(shù)據與監(jiān)控分析數(shù)據，根據對比結果及時調整或干預拆除過程;設置水平約束索等構造措施，提高拆除施工的安全保障。拆除施工過程中橋梁的穩(wěn)定性問題不可忽視，并應采取相應措施保證施工過程中不發(fā)生失穩(wěn)(如設置橫向限位支架)。5.3總結限于問題本身的復雜性和作者的能力、水平和時間，論文還有一些內容有待于進一步完善，具體有:橋梁的機械移除法拆除在國內研究尚少，沒有形成系統(tǒng)的方法與理論，對于拆除方法的研究有待進一步加深。在拆除過程中溫度變化對拱圈應力及拱下千斤頂支頂力有明顯影響，本文分析現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據，并以此為依據來調整支頂力。對于支頂力隨溫度的變化規(guī)律有待進一步研究。目前對于舊橋拆除施工監(jiān)控方法的研究尚少，監(jiān)測設備和數(shù)據采集系統(tǒng)還不完備，難以避免出現(xiàn)監(jiān)測誤差較大的情況。因此，形成一套完整的橋梁拆除監(jiān)控系統(tǒng)，將監(jiān)測數(shù)據直接傳入計算機進行預警實時監(jiān)控是提高監(jiān)控水平的重要技術