一种双曲拱桥拆除方法与流程

本申请涉及工程建筑施工领域，特别涉及一种双曲拱桥拆除方法。

背景技术：

上世纪60年代，基于我国特殊的国情及社会背景，双曲拱桥以其结构轻盈、施工方便、造价经济等特点而在我国逐步得到应用。进入80年代后，该桥型逐渐暴露出荷载标准低、横向稳定性差、对基础沉降敏感、通航净空不足等问题。同时，经过多年的服役，大多双曲拱桥呈现拱上建筑开裂、拱顶下挠、承载力不足等问题，虽进行维修加固但其承载能力仍无法满足现行交通需求，需对其进行拆除改造。

双曲拱桥结构体系复杂，拆除过程中其主拱圈的受力始终处于动态变化中，一旦拱肋(或主拱圈)压力线严重偏离拱轴线时，主拱圈受力不均衡，极易造成桥梁失稳破坏，引发安全事故。而各跨之间相互影响，存在连拱效应，一跨发生破坏，极易造成连锁垮塌事故。近年来，因拆除方法不当而造成双曲拱桥垮塌的事故时有发生。

目前的双曲拱桥拆除方法主要有爆破法、机凿法、满堂支架法等。其中，爆破法及机凿法是将拱肋整体破坏，拆除物塌落至桥下，易受航道通航及周围建筑物制约；满堂支架法为在拱底设置满堂支架形成有效支撑，再直接分解为若干段予以拆除，该方法支架量大、成本高，且影响下方航道通行。

由于双曲拱桥特有结构特征，拆除过程应确保结构的安全性和稳定性，同时对下方航道和周围居民建筑影响小。因此，提出一种安全性高、环境影响小的双曲拱桥拆除方法具有重要意义。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种双曲拱桥拆除方法，以解决相关技术中安全风险大、对环境影响大的缺陷。

第一方面，提供了一种双曲拱桥拆除方法，其包括如下步骤：

沿纵桥向，以双曲拱桥每跨主拱圈的1/2截面处为对称轴，在每跨主拱圈的预设位置处底部对称安装支撑机构，所述支撑机构顶部抵顶对应的主拱圈；

沿纵桥向，从双曲拱桥中间朝两边对称拆除桥面系，或从主拱圈中间朝两边对称拆除桥面系；

在所述主拱圈拱顶安装线形调节装置，从主拱圈的预设位置处对称拆除拱上建筑，并通过所述线形调节装置调整主拱圈的压力线，以使所述压力线与拱轴线之间的偏差处于预设范围内；

从所述主拱圈的预设位置处对称拆除所述主拱圈；

拆除承台、桩基和岸边桥台。

一些实施例中，所述拱上建筑包括位于主拱圈的两所述支撑机构之间的实腹段混凝土、位于所述实腹段混凝土两侧且自上而下布置的预制桥面板、横梁、立柱；

所述拱上建筑的拆除顺序为先实腹段混凝土、其次预制桥面板、再次横梁和立柱。

一些实施例中，拆除所述实腹段混凝土包括如下步骤：

按照设定的第一拆除顺序，将所述实腹段混凝土划分成多个土块；

对所述土块采用原位拆除法依次对称拆除，且在每拆除一次后，通过所述线形调节装置调整主拱圈的压力线。

一些实施例中，拆除所述预制桥面板包括如下步骤：

按照设定的第二拆除顺序，将所述实腹段混凝土两侧的预制桥面板划分成多个面板块；

依次对称拆除所述实腹段混凝土两侧的预制桥面板的面板块，且在每拆除一次后，通过所述线形调节装置调整主拱圈的压力线。

一些实施例中，拆除所述横梁、立柱包括如下步骤：

按照设定的第三拆除顺序，将所述横梁划分成多个横梁节段，每个横梁节段连接有一个立柱，且所述横梁节段与对应的立柱构成对称的t形构件；

依次对称拆除两所述支撑机构外侧的t形构件，且在每拆除一次后，通过所述线形调节装置调整主拱圈的压力线。

一些实施例中，所述线形调节装置采用水箱，并通过注水、放水方式进行线形调节。

一些实施例中，所述主拱圈包括自上而下设置的拱板、拱波、横隔板以及设于拱波两侧的拱肋；

所述主拱圈的拆除顺序为先拱板和拱波、其次横隔板、再次拱肋。

一些实施例中，拆除所述拱板和拱波包括如下步骤：

按照设定的第四拆除顺序，将由拱板和拱波构成的整体构件划分成多个构件单元；

依次对称拆除所述构件单元。

一些实施例中，拆除所述拱肋包括如下步骤：

以两所述支撑机构作为支点，将所述拱肋划分成三个拱肋节段；

按照设定的第五拆除顺序，依次对称拆除所述拱肋节段。

一些实施例中，所述预设位置为主拱圈的1/4和3/4截面处，或1/4、1/2和3/4截面处，或1/3和2/3截面处，或1/3、1/2和2/3截面处。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种双曲拱桥拆除方法，通过设置支撑机构，一方面，可以对主拱圈形成有效的支撑，以便于双曲工拱桥的拆除，另一方面，相比于满堂支架法，本方法在每跨对称设置两个支撑机构，即可进行拆除施工，支架量大大减少，成本低，同时，对下方的航道通行影响较小，对周围环境影响小。

同时通过线形调节装置进行线形调节，动态控制主拱圈压力线的变化范围，以使其余拱轴线之间的偏差处于预设范围内，二者尽可能契合，大大提高了拆卸过程中结构安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的拱底支撑机构立面布置示意图；

图2为图1中a-a向示意图；

图3为本申请实施例提供的拱底支撑机构平面布置示意图；

图4为本申请实施例提供的拱上建筑拆除立面布置示意图；

图5为本申请实施例提供的单跨实腹段混凝土拆除顺序布置图；

图6为本申请实施例提供的单跨预制桥面板拆除顺序布置图；

图7为本申请实施例提供的主拱圈横断面布置示意图；

图8为本申请实施例提供的单跨主拱圈拱波拆除立面布置示意图；

图9为本申请实施例提供的单跨主拱圈拱波拆除顺序布置图；

图10为本申请实施例提供的单跨主拱圈拱肋拆除立面布置示意图；

图11为本申请实施例提供的单跨主拱圈拱肋拆除顺序布置图。

1、支撑机构；11、支架；12、联接系；13、桩帽；14、桩顶分配梁；15、横桥向贝雷梁；16、支撑梁；17、垫块；2、桥面系；21、防撞墙；22、沥青面层；23、混凝土铺装层；3、拱上建筑；31、实腹段混凝土；32、预制桥面板；33、横梁；34、立柱；35、底梁；4、主拱圈；41、拱板；42、拱波；43、拱肋；44、横隔板；5、承台；6、桩基；7、岸边桥台。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种双曲拱桥拆除方法，其能解决相关技术中安全风险大、对环境影响大的缺陷。

具体地，该拆除方法包括如下步骤：

s1：参见图1所示，沿纵桥向，在双曲拱桥每跨主拱圈4的预设位置处底部安装支撑机构1，支撑机构1顶部抵顶对应的主拱圈4；

通过设置支撑机构1，一方面，可以对主拱圈4形成有效的支撑，以便于双曲工拱桥的拆除，另一方面，相比于满堂支架法，本方法在每跨对称设置两个支撑机构1，即可进行拆除施工，支架量大大减少，成本低，同时，对下方的航道通行影响较小，对周围环境影响小。

参见图1至图3所示，在一些优选的实施例中，支撑机构1包括自下而上依次设置的支架11、桩帽13、桩顶分配梁14、横桥向贝雷梁15、支撑梁16、垫块17，垫块17顶部固定于对应的主拱圈上，底部与对应的支撑梁16滑动连接。

其中，垫块17优选采用楔形，以便于与主拱圈底部适配，同时还可以抄垫密实，通过垫块17可以将上方的重力传递至支架11。

参见图1所示，支架11包括多个钢管桩以及联接系12，钢管桩通过联接系12连接。钢管桩采用沉桩方式沉到设计位置。

在一些优选的实施例中，预设位置为主拱圈4的1/4和3/4截面处，就如同在附图1中，在每跨主拱圈4的1/4和3/4截面处各搭设一个支撑机构1；

在一些优选的实施例中，预设位置还可以为主拱圈4的1/4、1/2和3/4截面处，也即在每跨主拱圈4的1/4、1/2和3/4截面处各搭设一个支撑机构1；

同理，在一些优选的实施例中，预设位置还可以为主拱圈4的1/3和2/3截面处，或者1/3、1/2和2/3截面处。

s2：参见图1和2所示，对称拆除桥面系2。其中，桥面系2包括沥青面层22、混凝土铺装层23、防撞墙21。

具体地，拆除桥面系2有两种方式：

方式一：沿纵桥向，从双曲拱桥中间朝两边对称拆除桥面系2，参见图1所示，图1中有三个主拱圈3，从中间的主拱圈3的1/2截面处朝两侧的两个主拱圈3进行对称拆除桥面系2。

方式二：从主拱圈4中间朝两边对称拆除桥面系2，仍然结合图1进行说明，图1中有三个主拱圈3，从每个主拱圈3的1/2截面处朝两侧进行对称拆除桥面系2，且在拆除时，三个主拱圈3可以同时同步对称进行各自上方的桥面系2的拆除(本实施例采用该方式)，或者先拆除中间的主拱圈3上的桥面系2，再对称拆除两边的两个主拱圈3上的桥面系2。

s3：参见图4所示，在主拱圈4拱顶安装线形调节装置，从主拱圈4的预设位置处对称拆除拱上建筑3，并通过线形调节装置调整主拱圈4的压力线，以使压力线与拱轴线之间的偏差处于预设范围内；

在一些优选的实施例中，线形调节装置采用水箱，并通过注水、放水方式进行线形调节，采用水箱并配合注水、放水方式，设备简单，可以就地取材，不需要制造专门设备，成本低，调节方式简单。通压顶载荷控制，动态控制主拱圈压力线的变化范围，以使其余拱轴线之间的偏差处于预设范围内，二者尽可能契合，大大提高了拆卸过程中结构安全系数。此外，还可以使用砖块等进行调节。

在一些优选的实施例中，参见图4所示，拱上建筑3包括位于主拱圈的两支撑机构1之间的实腹段混凝土31、位于实腹段混凝土31两侧且自上而下布置的预制桥面板32、横梁33、立柱34，此外，还有的还在立柱底部设置底梁35；

拱上建筑3的拆除顺序为先实腹段混凝土31、其次预制桥面板32、再次横梁33和立柱34、最后底梁35。

在一些优选的实施例中，参见图4所示，拆除实腹段混凝土31包括如下步骤：

按照设定的第一拆除顺序，将实腹段混凝土31划分成多个土块；对土块采用原位拆除法依次对称拆除，且在每拆除一次后，通过线形调节装置调整主拱圈4的压力线。

从图4中可知，沿顺桥向，从实腹段混凝土31两端开始，对称地进行拆除。

具体地，参见图5所示，图5为一个优选的实施例给出的第一拆除顺序，在图中每一个方格代表一个土块，方格中的数字为拆除顺序，即按照1-2-3-4-5-6的顺序依次拆除各个土块。当拆完四个1后，通过线形调节装置调整主拱圈4的压力线，然后继续拆四个2后，通过线形调节装置调整主拱圈4的压力线，以此类推，直到拆完实腹段混凝土31。在本实施例中，每拆除一次后，采用水箱配重的方式，也即通过向水箱内注入等重量的水，以保持拱顶荷载压顶状态，其中注水量通过施工测量监控确定，比如在1/3、2/3、1/2、3/8、5/8截面处，粘贴反光贴，施工过程中，通过观测1/3、2/3、1/2、3/8、5/8截面处位置位移情况(主拱圈线型变化情况)，保证土块拆除、水箱加水后对应观测位置无较大位移。

除了图5中所给出的拆除顺序外，还可以设定其他的拆除顺序，以保证均衡对称拆除为准。

在一些优选的实施例中，拆除预制桥面板32包括如下步骤：按照设定的第二拆除顺序，将实腹段混凝土31两侧的预制桥面板32划分成多个面板块；依次对称拆除实腹段混凝土31两侧的预制桥面板32的面板块，且在每拆除一次后，通过线形调节装置调整主拱圈4的压力线。

具体地，参见图6所示，图6为一个优选的实施例给出的第二拆除顺序，在图中水箱配重两侧的每一个方格代表一个面板块，方格中的数字为拆除顺序，即按照1-2-3-4-5-6-…-30的顺序依次拆除各个面板块。

拆除方式以及压力线的调节方式，与上述实腹段混凝土31拆除过程类似，在此不赘述。

当然了，除了图6中所给出的拆除顺序外，还可以设定其他的拆除顺序，以保证均衡对称拆除为准。

在一些优选的实施例中，参见图4所示，拆除横梁33、立柱34包括如下步骤：

按照设定的第三拆除顺序，将横梁33划分成多个横梁节段，每个横梁节段连接有一个立柱34，且横梁节段与对应的立柱34构成对称的t形构件；依次对称拆除两支撑机构1外侧的t形构件，且在每拆除一次后，通过线形调节装置调整主拱圈4的压力线。

在拆除横梁33、立柱34时，其第三拆除顺序的设定方式与上述实腹段混凝土31拆除顺序以及预制桥面板32拆除顺序的设定方式类似，且设定的拆除顺序有多种，以保证均衡对称拆除为准。

同时，压力线的调节方式，也与上述实腹段混凝土31拆除以及预制桥面板32拆除时类似，故在此不赘述。

而对于底梁35的拆除，其拆除顺序的设定、拆除时压力线的调节方式，均与前述拆除过程类似，以满足均衡对称拆除为准，故在此不赘述。

s4：从主拱圈4的预设位置处对称拆除主拱圈4；

在一些优选的实施例中，参见图7所示，主拱圈4包括自上而下设置的拱板41、拱波42、横隔板44以及设于拱波42两侧的拱肋43；

主拱圈4的拆除顺序为先拱板41和拱波42、其次横隔板44、再次拱肋43。

在一些优选的实施例中，参见图8和图9所示，拆除拱板41和拱波42包括如下步骤：按照设定的第四拆除顺序，将由拱板41和拱波42构成的整体构件划分成多个构件单元；依次对称拆除构件单元。

具体地，参见图9所示，图9为一个优选的实施例给出的第四拆除顺序，在图中每一个方格代表一个构件单元，方格中的数字为拆除顺序，即按照1-2-3-4-5-6-7-8的顺序依次拆除各个构件单元。

当然了，除了图9中所给出的拆除顺序外，还可以设定其他的拆除顺序，以保证均衡对称拆除为准。

对于横隔板44的拆除，其拆除顺序的设定与上述构件单元的拆除顺序的设定类似，以满足均衡对称拆除为准，故在此不赘述。

在一些优选的实施例中，拆除拱肋43包括如下步骤：参见图10所示，以两支撑机构1作为支点，将拱肋43划分成三个拱肋节段；参见图11所示，按照设定的第五拆除顺序，依次对称拆除拱肋节段。

具体地，参见图11所示，图11为一个优选的实施例给出的第五拆除顺序，在图中每一个黑体粗实线代表一个拱肋节段，上方的数字为拆除顺序，即按照1-2-3-4-5-6的顺序依次拆除各个拱肋节段。

当然了，除了图11中所给出的拆除顺序外，还可以设定其他的拆除顺序，以保证均衡对称拆除为准。

主拱圈是受压构件，有压缩变形量，一旦断开之后应力释放、变形恢复，会产生很小的一部分位移，因此，参见图10所示，先吊中间的拱肋节段后，两边的拱肋节段因应力释放而产生一个水平推力，导致会产生上述位移，为了抵消这一部分位移，垫块17底部与对应的支撑梁16采用滑动方式连接。

s5：参见图1所示，拆除承台5、桩基6和岸边桥台7，最后拆除支架11。

综上所示，本申请提供的拆除方法，契合主拱圈受力特点，提高了安全系数。本申请充分利用主拱圈结构的受力特点，采用少支架的支撑体系、均衡对称的卸载拆除方法及便捷的压力线线形控制方法，动态控制主拱圈压力线的变化范围，使其与拱轴线尽可能相契合，大大提高了结构安全系数。

支撑结构体量小，经济合理。位于关键部位的拱底支架体系既满足结构支撑需要，又作为结构拆除施工作业平台，数量少，经济成本低。

对周围环境扰动小。支撑支架不影响桥下航道船舶正常通行，不影响桥梁附近建筑物的正常使用。施工过程中噪音小，对河道扰动小，对周围环境影响小。

大大提高施工效率。本申请在实施过程中，多点平行作业、对称施工，可大大提高施工效率

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。