常光照,顾 强

（上海现代建筑设计集团市政工程设计院，上海 200041）

0 引言

双曲拱桥为拱圈由纵向拱肋和横向拱波组成的拱桥，属于上承式拱桥。若从主拱圈的横截面上看，它由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成，由于介于拱肋之间的拱波也呈曲线形，且与主拱圈的曲线正交，故而称为双曲拱桥。这种桥型是20世纪60年代由我国江苏无锡建桥职工首创的一种桥型，它充分发挥了预制装配的优点，可以不要搭设满堂支架施工，而所耗用的工料又不多，又可以加快施工进度，因此在当时得到了广泛的采用。

同时，在双曲拱桥的基础上，为了增加桥型的适用性，通过拱肋形式的变化，又形成了刚架拱桥、桁架拱桥、斜腿刚构拱桥等多种桥型形式。

综合多年以来该类型桥梁的使用状况，现在看来，此种类型桥梁存在以下问题[1]：

（1）结构整体性问题。

此种桥型将主拱圈以“化整为零”的方法按先后顺序进行施工，再以“集零为整”的方式组合成承重的整体结构，主拱圈分期形成，呈现组合结构的受力特征，整体性较弱，在地震荷载作用下容易发生破坏。

（2）水平推力问题。

对于江南软土地基上的双曲拱桥，由于拱肋水平力由台后土压力或摩阻板相平衡，长时间作用下，大量基础均发生位移，致使拱脚、跨中处出现裂缝等病害。

（3）荷载等级问题。

此种类型桥梁建设时桥面荷载均较小，由于现在的荷载等级均有大幅提高，故双曲拱桥已不能满足现阶段的荷载使用要求。

（4）通航空间问题。

由于双曲拱桥为上承式拱桥，拱肋对桥下空间具有一定的压缩。相对于上世纪70～80年代，现在河道通航标准有所提高，致使以前所修建的双曲拱桥大多已不能满足通航要求，形成控制航道通行的瓶颈。

由于双曲拱桥存在上述问题，此种桥型现已较少采用；对于已建的双曲拱桥，也在逐步进行拆除。本文以苏州市沧浪新区内跨京杭运河的新郭桥为背景对此种类型桥梁的拆除方案进行研究。

1 工程概述

新郭桥是苏州市沧浪新区内跨越京杭运河的一座桥梁（见图1），新郭桥的建成竣工日期为1989年10月，桥梁跨径布置为2×6 m+70.48 m+2×6 m，桥梁计入桥台后全长为94.8 m。

图1 新郭桥现状图

主桥为跨径为70.48 m的双曲拱桥（斜腿刚架拱桥），由三榀拱肋组成，每榀间距3 m；桥面为预制微弯板与现浇组合结构，桥面总宽为：7 m+2×1.0 m=9 m。

原设计通航水位为4.2 m，通航净高7 m，通航净宽为顶宽35 m，底宽50 m。原桥设计荷载等级为汽车-15级，挂车-80，人群荷载为3.5 kN/m2；主桥采用预制主拱腿，支架拼装的方法施工；桥面微弯板一次浇筑完工，为现浇混凝土路面。

桥梁建成至今已逾20 a，受船只擦碰、混凝土老化影响，主拱腿及横向系杆出现多处混凝土剥落及露筋现象，但主结构仍保持完好。

该桥荷载等级现已不能满足要求，桥梁使用存在较大的危险性，已列为危桥，封闭交通。同时桥梁本身通航净空小于京杭运河的上下游航道，结构防撞能力又极其薄弱，对航运安全和桥梁安全构成极大的威胁。经反复研究讨论，决定将该桥拆除。

2 常用拆桥方案

河道上拆除桥梁，最重要的考虑因素是对航道的影响问题。首先是航运安全，其次是航道占用，尽量减少对正常航运的影响。不同的拆除方案都要具有可实施性，同时要兼顾工程的经济性。桥梁的拆除应根据具体的桥梁状况、施工条件、施工环境，来选用经济合理安全的施工方案。

老桥拆除的施工顺序原则上按照建桥相反顺序进行，即：桥面附属结构（栏杆和桥面铺装混凝土）→桥面系（现浇组合混凝土和微弯板）→横隔板→引桥紧靠刚架拱的简支梁→刚架拱空腹上弦杆→斜撑→拱脚上竖杆→整片主拱腿吊移→引桥靠桥台处简支梁→桥台→台后填土和挡墙→破碎建筑物处理。

目前主要的桥梁拆除方法有以下几种[2]。

2.1 控制爆破法拆除法

采用控制爆破方案和机械、人工相结合的方法对桥梁进行拆除，其优点是拆除速度快，对桥型结构的影响小。其缺点为封航时间长，同时还需要封闭全线道路交通，水中的碎渣清理困难，同时爆破产生的飞石、震动等副作用对周围环境造成一定的影响。

2.2 搭设支架逐块拆除法

该方法最大的优点是拆除速度快，同时拆除碎渣可以在支架上铺一层钢板，用挖掘机和人工配合清理运走。其缺点是桥下工作面小，桥下净空受限制，水中设满堂支架施工难度大，不仅支架基础不易施工，同时航道管制也非常困难。

2.3 船舶浮运拆除法

该方法是采用多条钢质驳船，组成整体，在船上搭设支架，用拖轮将整体组合船只拖到主跨桥位下，在主跨两端切断，通过渡船将切断的梁体运到岸边，再在船上分块切割，由浮吊吊上堤岸，用凿岩机破碎清理。该方法的优点为：对航道船只通航影响小，断航时间短，航道管制方便，船只靠岸搭设支架，施工难度小，无需水上作业，拆除速度快。其主要缺点为：渡船拖运时受气候影响较大，对船只和船上支架的整体性、稳定性要求高，对河道通航能力要求比较高。

新郭桥的拆除，应根据桥位处的具体情况，结合桥梁现状统一进行考虑，制定出切实可行的拆除方案。

3 新郭桥实施的拆桥方案

根据该桥跨度大，桥面宽度小的特点，先将桥面系、微弯板及人行道板等结构拆除以减小荷载，然后利用运河中的驳船对拱肋进行分点拉伸，直接将拱肋及横系梁拉倒于河道之内，然后利用浮吊船对拱肋及横系梁进行打捞，最后对河道进行局部疏浚即可。

具体拆桥施工顺序如下：

（1）围封工作场地，修整施工便道 → (2)桥面系及附属工程拆除→ (3)人行道板拆除→(4)桥面微弯板及桥两侧悬臂板拆除 → (5)拱肋拆除前期准备 → (6)整片拱肋吊装拉伸拆除 → (7)引桥、排架拆除 → (8)清理航道 → (9)废物外运 →(10)验收。

该桥跨度较大，由于裸拱结构对变形很敏感，抗变形能力差，在拆卸过程中拱结构离开拱座后容易发生失稳、侧倾及大变形破坏，因此该方案针对拆桥过程中最不利状况进行了有限元模拟验算，控制结构在最不利状况下的承载能力和稳定性均能满足结构要求，保证结构受力处于可控状态。

桥面微弯板拆卸时从两个1/4跨径处向跨中和两侧对称有序拆除。保证拱肋均匀卸载，截面、荷载无突变和较大集中力。

另外，施工过程中仍需采取一定的措施，保证一定的安全距离，防止拆桥过程中出现事故，如拱肋侧翻或断裂、脱落等砸在吊船或人员机具上引起工程事故。拆桥配置的设备要充分考虑结构的可能碎裂状况，及时对破碎物进行清理，控制在规定断航时间内完成水上作业。

该方案优点：主桥拆除时间短，拆桥速度快，拆除施工过程中只需一次封航，桥面及附属结构拆除时可以在人工和机械配合下，比较容易清理。

该方案主要控制性问题为：(1)拆除桥面微弯板过程中，需严格控制对称性、均匀性，否则易发生面内外失稳。(2)结构在裸拱状态易发生失稳。过程中应通过结构计算和施工工艺对上述问题进行严格控制，以免发生工程事故。

4 其他比选拆桥方案

在该桥拆除方案制定过程中，对其他可行的拆桥方案也进行了比选研究。

4.1 比选方案一：临时支撑法

该方案主要思路为在主跨四分点设置临时托架，主跨跨中部分（占全跨1/2）利用浮吊一次性先拆除，然后再分块拆除其他部分梁体。

该方案优点是水中搭设支架对桥梁结构进行支撑，属于常规工艺，相对来说安全可靠。

其缺点为：由于在河道中搭设钢管桩基础，因此对河道的影响较大，在拆桥过程中，航道的通航空间会受到限制。同时在实腹段和空腹段交接处的河道上打钢管桩不易施工，在打钢管桩过程中上下游都需要航道管制等。河道中设置支撑，还需要考虑到船只撞击的可能性，需要采用措施保证其安全。

4.2 比选方案二：斜拉扣索法

在引桥边跨处搭设塔架，在引道上埋设锚块，在桥跨四分点设置拉索锚固点，安装拉索及卷扬机，对桥梁须施紧固力。主桥跨中部分采用二台浮吊、三榀拱肋实腹段及横系梁一次性移位。

方案优点：在主桥桥墩位置设置钢管索塔，利用拉索的竖向分力来平衡空腹段的自重，无须设置水上临时支架，减少了水下作业和封航的时间。该方案在进行空腹段及边跨拆除施工过程中都不需要封航道，拆除碎渣可以采用挖掘机和人工配合比较容易清理，同时施工过程也比较安全。

方案缺点：由于施工中采用斜拉索形式代替钢管桩支撑，因此对拉索的索力控制、锚索基础的水平位移控制较为严格，否则易于形成安全隐患。同时，主梁上锚点的选择和安装锚具均较为复杂，需要保证在整个拆桥过程中缆索系统安全可靠。钢塔上进行缆索系统安装属于高空作业，要采取措施保证其安全性。

综合考虑各方面的因素，现场最终采用的方案，施工工艺简单，施工速度快，费用较低，而且对航道的影响也不是很大，是一种较为合适的拆桥方案。

5 小结

双曲拱桥的拆除难度大、风险大，需根据桥梁状况、施工条件、施工环境来确定桥梁的拆除施工方案。通过对新郭桥的详细分析，制订了较为详细的桥梁拆除施工方案，并指导施工单位按照方案确定的步骤进行施工，较好地完成了拆桥工作。

该工程提出的对双曲拱桥的拆除方法在江南地区具有相当的通用性，可供其他桥梁拆除施工时参考。

[1]李金荣，孙军.双曲拱桥拆除施工安全事故发生的原因及对策[J].建筑安全，2004，（12）.

[2]孟文华.双曲拱桥拆除方法[J].市政技术，2005，（09）.