CN114941293A - 基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，相较于常规机械拆除方法，采用本方法能够有效降低风险，缩短施工周期和降低劳动成本。本申请方法包括：计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷；计算作用在第一实腹段上的第二载荷和作用在第二实腹段上的第三载荷，所述拱肋上包括所述第一实腹段和所述第二实腹段；确定所述半跨拱肋的第一自重载荷；根据所述第一载荷、所述第二载荷、所述第三载荷和所述第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力；确定所述桥墩上立柱的第二自重载荷、所述桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷；根据所述推力、所述第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数。

Description

基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法

技术领域

本申请实施例涉及桥体拆除技术领域，尤其涉及基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法。

背景技术

桥梁是指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。其中，连拱桥是众多桥梁中的代表性构筑之一，连拱桥指多孔主拱通过桥墩的变形或拱上结构的作用将荷载由近及远的传递到其它孔主拱上去，桥梁主要以砖、石、混凝土和圬工材料作为主要建造材料，主要承重构件为承受轴向压力的拱圈或拱肋，充分利用圬工材料的抗压能力，一般采用无铰拱的超静定结构体系。

随着公路交通流量逐年增长、荷载等级的逐渐提高，大多数连拱桥的设计等级较低，且性能老化、承载能力不足，即便维修加固也已经不能满足目前行车舒适安全的需求，根据连拱桥的技术状况、公路荷载等级及交通量流等，连拱桥逐步进入拆除阶段，被其他桥梁结构类型替代。

由于连拱桥存在连拱效应，当一跨发生破坏时，其余各跨的拱墩节点均会不平衡水平推力而发生倒塌。基于此原理，当桥下无交通、无水或少水时，通常在理想状态下，只需要对第一跨桥台处的拱脚进行爆破或机械破除，使第一跨的桥拱结构失去主拱圈的支撑而发生完全倒塌，后续各跨的桥墩会不平衡水平推力而失效，各跨桥拱也会因此发生倒塌。但在实际拆除过程中，由于桥墩的设计刚度较大或经过相应的加固，在第一跨结构发生失效后其余的各跨仍能保持完整，后续仍需要大型机械逐跨进行拆除，导致施工工期延长、成本增加，且此时受力不对称，在拆除过程中随时可能发生连续倒塌，安全风险极大。

发明内容

本申请实施例提供了基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，相较于常规机械拆除方法，采用本方法能够有效降低风险，缩短施工周期和降低劳动成本。

本申请提供了基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，包括：

计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷；

计算作用在第一实腹段上的第二载荷和作用在第二实腹段上的第三载荷，所述拱肋上包括所述第一实腹段和所述第二实腹段；

确定所述半跨拱肋的第一自重载荷；

根据所述第一载荷、所述第二载荷、所述第三载荷和所述第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力；

确定所述桥墩上立柱的第二自重载荷、所述桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷；

根据所述推力、所述第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数；

若确定现场试验得到基础底面与地基的摩擦系数值大于所述基础滑移破坏临界摩擦系数，则对所述桥墩的基础底面进行开挖和钻孔注水，以使得基础的滑动水平力大于抗滑水平力；

破坏所述连拱桥中的第一个桥墩，以使得浅基础连拱桥的其他部分在自身的重力载荷作用下倒塌。

可选的，所述对所述桥墩的基础底面进行开挖和钻孔注水，包括：

对所述桥墩的基础底面进行开挖钻孔，钻孔位置位于基础底面往下第一预设数值处，且钻孔沿基础底面纵向水平布置，钻孔孔径在59mm～100mm内，钻孔间距为第二预设数值。

可选的，在计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷之前，所述方法还包括：

现场实测获取桥面系纵桥向的自重恒载集度、侧墙的材料容重、填料的材料容重、拱肋的材料容重、立柱的材料容重、桥墩的材料容重及基础的材料容重。

所述计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷，包括：

根据第一公式计算得到所述第一载荷；

所述第一公式：

其中，设为i非零的自然数，从桥梁上的小桩号向大桩号对拱肋依次进行由小到大的编号，i号拱肋计算跨径为l_i、计算矢高为f_i，x_i为水平方向上i号拱肋的中点距号拱上立柱中心线的计算距离，i号拱肋拱上侧墙横桥向的等效宽度为k_cqi，i号拱肋填料横桥向的等效宽度为k_tli，i号拱肋横桥向的等效宽度为k_fgi，i号拱肋顶部上方填料高度为h_tli，i号拱肋顶部上方侧墙高度为h_cqi，桥面系纵向的自重恒载集度为q_m，侧墙的材料容重为ρ_cq，填料的材料容重为ρ_tl，拱肋的材料容重为ρ_fg以及拱上立柱的材料容重为ρ_lz，i号拱肋高度为h_fgi，i号拱上立柱高度为h_i，横桥向宽度为k_i，纵桥向宽度为d_i。

可选的，所述计算作用在所述第一实腹段上的第二载荷，包括：

根据第二公式计算得到所述第二载荷；

所述第二公式：

其中，F_q1为第二载荷；L₁为第一实腹段的长度；x_s为水平方向上第一实腹段上立柱中心线到拱肋的中心的距离；k_tlq1为第一实腹段填料的横桥向等效宽度；k_cqq1为第一实腹段侧墙的横桥向等效宽度；h_tlq为拱肋顶部上方填料高度；h_cqq主拱顶部上方侧墙高度；β表示实腹段拱脚处拱轴线切线与桥墩间的夹角；ρ_tl表示桥面填料的材料容重；ρ_tl表示桥面侧墙的材料容重；q_m表示桥面系纵桥向的自重恒载集度。

可选的，所述计算作用在所述第二实腹段上的第三载荷，包括：

根据第三公式计算得到所述第三载荷；

所述第三公式为：

F_q2＝(q_m+ρ_tlk_tlp2h_tlp+ρ_cqk_cqq2h_cqq)L₂；

其中，L₂为第二实腹段的长度，k_tlq2为第二实腹段填料的横桥向等效宽度，k_cqq2为第二实腹段侧墙的横桥向等效宽度。

可选的，所述计算作用在所述桥墩上半跨拱肋的第一自重载荷，包括：

根据第四公式计算得到所述第一自重载荷；

所述第四公式为：

其中，ρ_zg表示拱肋材料容重，横桥向宽度为k_zg，高度为h_zg，拱肋计算跨径为l_zg，计算矢高为f_zg。

可选的，所述根据所述第一载荷、所述第二载荷、所述第三载荷和所述第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力，包括：

计算得到所述桥墩的推力

其中，

表示所述拱肋上承受所有立柱的第一载荷；F_q1表示所述第一实腹段上的第二载荷；F_q2表示所述第二实腹段上的第三载荷；G_zg表示所述第一自重载荷；

根据所述作用于对应桥墩的推力得到作用于对应桥墩的水平分力和竖直分力，包括：

所述作用于对应桥墩推力的水平分力

所述作用于对应桥墩推力的竖直分力

可选的，所述确定所述桥墩上立柱的第二自重载荷、所述桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷，包括：

根据第五公式计算得到所述第二自重载荷；

所述第五公式为：

其中，所述桥墩上立柱高度为h₀，横桥向宽度为k₀，纵桥向宽度为d₀，其余系数与第一公式表述一致。

确定墩台和基础的材料容重、高度信息、横桥向宽度以及纵桥向宽度信息；

根据第六公式计算得到所述第三自重载荷；

所述第六公式为：

G₀＝ρ_qdk_qdh_qdd_qd，其中，墩台材料容重为ρ_qd，高度为h_qd，横桥向宽度为k_qd，纵桥向宽度为d_qd；

根据第七公式计算得到所述第四自重载荷；

所述第七公式为：

G₁＝ρ_jck_jch_jcd_jc，其中，基础材料容重为ρ_jc，高度为h_jc，横桥向宽度为k_jc,纵桥向宽度为d_jc。

可选的，所述根据所述推力、所述第二自重载荷、所述第三自重载荷和所述第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数，包括：

根据所述水平分力、所述竖直分力、所述第二自重载荷、所述第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数；

所述基础滑移破坏临界摩擦系数：

其中，F_px为所述作用于对应桥墩推力的水平分力，F_py为所述作用于对应桥墩推力的竖直分力，F₀为所述桥墩上立柱的第二自重载荷，G₀为所述桥墩的第三自重载荷；G₁为所述基础底面的第四自重载荷。

可选的，所述第一实腹段上的第二载荷及所述第二实腹段上的第三载荷为均布载荷。

可选的，所述半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷为集中载荷。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

1、通过连拱桥基础开挖注水，改变基础底面与地基间的摩擦系数，使得基础的滑动水平力大于抗滑水平力，无需提前分解结构，保留原有结构受力状态，能够有效避免拆除作业中因结构受力变化的安全风险。

2、相较于常规机械拆除方法，采用本方法能使浅基础连拱桥发生整体倒塌，缩短施工周期，降低劳动成本。

3、利用结构跌落撞击地面的能量，使其破碎成小块，或在地面对未完全破碎的材料进行进一步的人工切割，实现快速装载清运。

附图说明

图1为本申请基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法的一个实施例示意图；

图2为本申请基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法的另一个实施例示意图；

图3为本申请基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法中连拱桥的力学简化模型示意图；

图4为申请基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法中推力作用于桥墩上的简化示意图；

图5为申请基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法中拱肋的简化模型示意图；

图6为申请基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法中拱肋上半跨的简化模型示意图。

具体实施方式

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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。

现有的连拱桥在实际拆除过程中，由于桥墩的设计刚度较大或经过相应的加固，在第一跨结构发生失效后其余的各跨仍能保持完整，后续仍需要大型机械逐跨进行拆除，导致施工工期延长、成本增加，且此时受力不对称，在拆除过程中随时可能发生连续倒塌，安全风险极大。

基于此，本申请提供了基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，相较于常规机械拆除方法，采用本方法能够有效降低风险，缩短施工周期和降低劳动成本。

请参阅图1，本申请实施例提供了基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法的一个实施例，包括：

101、计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷；

在本申请实施例中，需要先选择某个跨数的连拱桥进行受力分析，优选的，本申请选择三跨浅基础连拱桥作为分析对象，其中，需要说明的是，该三跨浅基础连拱桥上与地面连接的一跨已经被破坏，由于在破坏连拱桥的一跨之后，连拱桥的剩余部分并没有被破坏。因此，需要对连拱桥剩下的部分进行结构力学简化，更具体的为，将三跨浅基础连拱桥上的主拱圈和拱上建筑考虑为全截面受压，忽略其弯矩和剪力，即主拱圈简化为二力杆，考虑将拱肋及拱上立柱简化成两端铰接的杆件来进行分析，拱脚处拱轴线的切线延长线作为拱肋简化杆件的方向，桥墩及其拱上立柱起传递荷载和组成结构的作用，故桥墩(含墩上立柱)与桥面系、基础底面的联系为刚接形式，基础底面与地基的联系为刚接形式，以此模拟实际工程中基础的受力情况。

通过对三跨浅基础连拱桥进行结构力学的简化之后，进一步的，由于连拱桥属于等跨径结构，在三跨浅基础连拱桥上选择其中一个拱肋，并选择该拱肋中的半跨作为单个基础的受力分析的对象，需要说明的是，选择的该拱肋是暴露在外的，即该拱肋的一侧与一个桥墩连接，且该桥墩上有且仅有该类型的拱肋，以桥墩为起点，取拱肋上的中点，起点到中点之间的半跨即为单个基础的受力分析对象，在确定受力分析对象之后，进一步查阅桥梁设计文件、竣工图或现场实测资料，根据各部位尺寸及材料的容重可计算得到半跨上所有立柱承受的第一载荷，其中，本申请提供连拱桥上对应的结构简化模型示意图参考图3至图6。

102、计算作用在第一实腹段上的第二载荷和作用在第二实腹段上的第三载荷，所述拱肋上包括所述第一实腹段和所述第二实腹段；

在本申请实施例中，需要说明的是，第一实腹段和第二实腹段均在半跨拱肋上，在计算获取得到拱肋上承受所有立柱的第一载荷之后，需要进一步的对第一实腹段和第二实腹段上的分布载荷进行计算。更具体的为，分布荷载为第一实腹段和第二实腹段的填料、侧墙及桥面系的自重荷载，由于此段拱肋弧线较为平缓，故可近似简化为均布荷载来计算。

其中，第一实腹段和第二实腹段的水平距离不相同，通过查阅桥梁设计文件、竣工图或现场实测资料，获取得到对应的参数信息之后，根据参数信息进一步的对第一实腹段上的第二载荷进行计算，对第二实腹段上的第三载荷进行计算，对于具体的载荷运算在后续的步骤中进行说明，在此不做阐述。

103、确定作用在所述半跨拱肋的第一自重载荷；

104、根据第一载荷、第二载荷、第三载荷和所述第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力；

在本申请实施例中，在获取到半跨拱肋承受所有立柱的第一载荷、第一实腹段上的第二载荷、第二实腹段上的第三载荷和第一自重载荷之后，根据对应的公式计算获取得到作用于对应桥墩上的推力，其中，需要说明的是，作用在桥墩上的推力在水平方向和竖直方向上均存在一定的分力，对于推力的具体数值在本申请中不做具体限定，且对于作用于对于桥墩上的推力计算在后续的步骤中进行阐述和说明，在本申请中不做具体限定。

105、确定桥墩上立柱的第二自重载荷、桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷；

106、根据推力、第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数；

在本申请实施例中，为了使基础底面发生滑动破坏，则基础的滑动水平力大于抗滑水平力，所以需要进一步计算基础滑移破坏临界摩擦系数。更具体的为，根据前述计算得到施加在桥墩上的推力数值之后，根据现场勘测和计算确定对应桥墩上立柱的第二自重载荷、桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷。在获取到上述的数据信息之后，根据推力、第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数，其中，基础滑移破坏临界摩擦系数需要经过指定的运算公式进行计算，在后续的实施例中会进行详细的说明，在此不做过多赘述。

107、若确定现场试验得到基础底面与地基的摩擦系数值大于基础滑移破坏临界摩擦系数，则对桥墩的基础底面进行开挖和钻孔注水，以使得基础的滑动水平力大于抗滑水平力；

108、破坏所述连拱桥中的第一个桥墩，以使得浅基础连拱桥的其他部分在自身的重力载荷作用下倒塌。

在本申请实施例中，通过计算获取得到基础滑移破坏临界摩擦系数之后，需要通过现场实验得到基础底面和地基的摩擦系数值。其中，需要说明的是，若是确定现场实验得到基础底面与地基的摩擦系数值小于基础滑移破坏临界摩擦系数时，则说明基础的滑动水平力大于抗滑水平力，在破坏连拱桥上的其中一个桥墩之后，后续的连拱桥会在滑动水平力的作用下发生倒塌，从而完成对连拱桥的拆卸。但是在实际情况下，通过现场勘测得到的基础底面和地基的摩擦系数值是大于基础滑移破坏临界摩擦系数的，此时滑动水平力是小于抗滑水平力的，即在此时如果破坏其中一个桥墩所产生的滑动水平力是不足以推倒后面部分桥墩。因此需要降低基础底面和地基的摩擦系数值，使得基础底面和地基的摩擦系数值小于基础滑移破坏临界摩擦系数。

更具体的为，通过在基础底面上进行挖孔以及往孔口中进行注水，通过水的作用降低各跨基础与地基之间的摩擦系数，而后破拆第一跨拱桥，由于不平衡水平力的作用，当破拆第一跨拱脚后，连拱桥发生基础滑移破坏，并在连拱桥自身的重力下会使得整桥发生垮塌，从而实现对连拱桥进行整体拆除、分割、清运的快速拆除目的。

请参阅图2，本申请实施例提供了基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法的另一个实施例，包括：

201、现场实测获取桥面系纵桥向的自重恒载集度、侧墙的材料容重、填料的材料容重、拱肋的材料容重、立柱的材料容重、桥墩的材料容重及基础的材料容重；

在本申请实施例中，在对拱肋中的半跨进行受力分析和对应数据的计算之前，首先需要工作人员查阅对应连拱桥设计文件、竣工图或现场实测资料，根据上述对应的材料获取该连拱桥桥面系纵向的自重止载荷集度、以及对应侧墙的材料容重、填料的材料容重、拱肋的材料容重以及对应拱上立柱的材料容重、桥墩的材料容重及基础的材料容重。其中，需要说明的是，为了方便后续数据的计算。

设为i非零的自然数，从桥梁上的小桩号向大桩号对拱肋依次进行由小到大的编号，i号拱肋计算跨径为l_i、计算矢高为f_i，x_i为水平方向上i号拱肋的中点距号拱上立柱中心线的计算距离，i号拱肋拱上侧墙横桥向的等效宽度为k_cqi，i号拱肋填料横桥向的等效宽度为k_tli，i号拱肋横桥向的等效宽度为k_fgi，i号拱肋顶部上方填料高度为h_tli，i号拱肋顶部上方侧墙高度为h_cqi，桥面系纵向的自重恒载集度为q_m，侧墙的材料容重为ρ_cq，填料的材料容重为ρ_tl，拱肋的材料容重为ρ_fg以及拱上立柱的材料容重为ρ_lz，i号拱肋高度为h_fgi，i号拱上立柱高度为h_i，横桥向宽度为k_i，纵桥向宽度为d_i。

根据上述步骤201获取得到的各类数据信息，并结合对应的公式，即可对半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷进行计算，具体计算公式以及计算步骤如下所示。

根据第一公式计算得到第一载荷；

第一公式：

进而可知，将对应的数据信息代入上述计算公式即可计算半跨拱肋承受所有立柱的第一载荷，且需说明的是，半跨拱肋承受所有立柱的第一载荷为集中载荷。

202、计算作用在第一实腹段上的第二载荷和作用在第二实腹段上的第三载荷，所述拱肋上包括所述第一实腹段和第二实腹段；

在本申请实施例中，在计算得到作用半跨拱肋承受所有立柱的第一载荷之后，需要进一步计算作用在第一实腹段上的第二载荷，作用在第二实腹段上的第三载荷。需要说明的是，第二载荷和第三载荷为均布载荷，对于第二载荷和第三载荷的计算需要使用指定的计算公式，具体计算公式以及计算步骤如下所示。

根据第二公式计算得到第二载荷；

第二公式：

其中，F_q1为第二载荷；L₁为第一实腹段的长度；x_s为水平方向上第一实腹段上立柱中心线到拱肋的中心的距离；k_tlq1为第一实腹段填料的横桥向等效宽度；k_cqq1为第一实腹段侧墙的横桥向等效宽度；h_tlq为拱肋顶部上方填料高度；h_cqq主拱顶部上方侧墙高度；β表示实腹段拱脚处拱轴线切线与桥墩间的夹角；ρ_tl表示桥面填料的材料容重；ρ_tl表示桥面侧墙的材料容重；q_m表示桥面系纵桥向的自重恒载集度。

根据第三公式计算得到第三载荷；

第三公式为：

F_q2＝(q_m+ρ_tlk_tlp2h_tlp+ρ_cqk_cqq2h_cqq)L₂；

其中，L₂为第二实腹段的长度，k_tlq2为第二实腹段填料的横桥向等效宽度，k_cqq2为第二实腹段侧墙的横桥向等效宽度。

203、确定作用在所述桥墩上半跨拱肋的第一自重载荷；

根据第四公式计算得到所述第一自重载荷；

所述第四公式为：

其中，ρ_zg表示拱肋材料容重，横桥向宽度为k_zg，高度为h_zg，拱肋计算跨径为l_zg，计算矢高为f_zg。

204、根据第一载荷、第二载荷、第三载荷和第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力；

在本申请实施例中，通过对应的计算公式获取得到第一载荷、第二载荷、第三载荷和第一自重载荷之后，则进一步的计算拱肋作用在对应桥墩上的推力。在计算推力时，需使用指定的公式进行计算，具体计算公式以及计算步骤如下所示。

计算得到所述桥墩的推力

其中，

表示所述拱肋上承受所有立柱的第一载荷；F_q1表示所述第一实腹段上的第二载荷；F_q2表示所述第二实腹段上的第三载荷；G_zg表示所述第一自重载荷；由于拱肋与桥墩之间存在预设角度，所以作用在桥墩上的推力可进一步分解为水平分力和数值分力，其中，根据作用于对应桥墩的推力得到作用于对应桥墩的水平分力和竖直分力，包括：

作用于对应桥墩的水平分力

作用于对应桥墩的竖直分力

205、确定所述桥墩上立柱的第二自重载荷、所述桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷；

根据第五公式计算得到所述第二自重载荷；

所述第五公式为：

其中，所述桥墩上立柱高度为h₀，横桥向宽度为k₀，纵桥向宽度为d₀，其余系数与第一公式表述一致。

确定墩台和基础的材料容重、高度信息、横桥向宽度以及纵桥向宽度信息；

根据第六公式计算得到所述第三自重载荷；

所述第六公式为：

计算得到所述桥墩的第三自重载荷G₀＝ρ_qdk_qdh_qdd_qd，其中，墩台材料容重为ρ_qd，高度为h_qd，横桥向宽度为k_qd，纵桥向宽度为d_qd；

根据第七公式计算得到所述第四自重载荷；

所述第七公式为：

计算得到所述基础底面的第四自重载荷G₁＝ρ_jck_jch_jcd_jc，其中，基础材料容重为ρ_jc，高度为h_jc，横桥向宽度为k_jc,纵桥向宽度为d_jc。

206、根据推力、第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数；

根据水平分力、竖直分力、第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数。

基础滑移破坏临界摩擦系数：

其中，其中，F_px为所述作用于对应桥墩推力的水平分力，F_py为所述作用于对应桥墩推力的竖直分力，F₀为所述桥墩上立柱的第二自重载荷，G₀为所述桥墩的第三自重载荷；G₁为所述基础底面的第四自重载荷。

207、若确定现场试验得到基础底面与地基的摩擦系数值大于基础滑移破坏临界摩擦系数，则对桥墩的基础底面进行开挖和钻孔注水，以使得基础的滑动水平力大于抗滑水平力；

208、破坏拱肋中的第一个桥墩，以使得浅基础连拱桥的其他部分在自身的重力载荷作用下倒塌。

通过上述方法计算得出基础底面与地基之间的临界摩擦系数，若通过现场试验得到基础底面与地基的摩擦系数值大于临界摩擦系数，则可通过基础开挖，钻孔注水，钻孔位置位于基础底面往下150mm处，沿基础纵向水平布置，钻孔孔径宜为59mm～100mm，钻孔间距为1.5m，通过水的作用降低各跨基础与地基之间的摩擦系数，使得，而后破拆第一跨拱桥，由于不平衡水平力的作用，当破拆第一跨拱脚后，使连拱桥基础发生基础滑移破坏，整桥发生垮塌，实现对连拱桥进行整体拆除、分割、清运的快速拆除目的。

更具体的，为了更加详细的介绍上述的计算公式和计算过程，以下一个案例进行举例说明：

以某5×20m连拱桥为例，该桥于上世纪90年代建成通车，目前仍存在较多病害，技术状况等级仍较低，已无法满足现代交通的需求，主管部门决定对该桥进行拆除重建，该桥结构形式为浅基础双曲连拱桥，基本符合该发明所适用的工程特点。

经查阅设计文件及现场查勘，主要参数如下：桥面系纵桥向的自重恒载集度包括：单侧护栏纵桥向线密度1.65kN/m，桥面铺装厚度为0.13m混凝土，铺装宽度为7.0m，容重为25kN/m3；侧墙平均厚度为0.5m，材料容重ρ_cq＝17.8kN/m³；填料材料容重ρ_tl＝14.5kN/m³，横桥向等效宽度k_tli＝7.0m；拱肋材料容重ρ_fg＝21N/m³，横桥向等效宽度k_fgi＝8.0m，高度h_fgi＝0.15m；立柱材料容重ρ_lz＝21N/m³，横桥向宽度k_i＝8m，纵桥向宽度d_i＝0.3m，1号立柱高度h₁＝2m，2号立柱高度h₂＝1m；拱肋顶部上方填料高度h_tli与侧墙高度h_cqi均为0.6m；拱肋计算跨径l_i＝1.6m、计算矢高f_i＝0.5m。则根据以下计算公式计算对应拱上立柱的施加载荷：

F₂＝41.68+97.44+17.09+47.53+41.92+21×8×1×0.3＝296.06Kn

q₁实腹段长度L₁＝2m，填料的横桥向等效宽度k_tlq1＝7m，侧墙平均厚度为0.5m，主拱顶部上方填料高度h_tlq与侧墙高度h_cqq均为0.6m，

则：

q₂实腹段长度L₂＝4m，填料的横桥向等效宽度k_tlq2＝7m，侧墙平均厚度为0.5m，主拱顶部上方填料高度h_tlq与侧墙高度h_cqq均为0.6m。则：

主拱肋材料容重为ρ_zg＝21N/m³，计算跨径l_zg＝20m，计算矢高f_zg＝4m，横桥向宽度k_zg＝8m，拱肋高度h_zg＝0.6m。则：

进而计算得到作用在桥墩上的推力，以及对应的水平分力和竖直分力：

F_py＝(346.46+296.06+394.09+390.52+1085.62)＝2512.75kN

墩上立柱材料容重为ρ_lz＝21N/m³，高度h₀＝4m，横桥向宽度k₀＝8m，纵桥向宽度d₀＝0.5m，则：

桥墩材料容重ρ_qd＝25N/m³，尺寸d_qd×k_qd＝3m×9m，桥墩高度h_qd＝5m，则：

G₀＝ρ_qdk_qdh_qdd_qd

G₀＝25×3×9×5＝3375kN

基础材料容重ρ_jc＝25N/m³，尺寸d_jc×k_jc＝5m×10m，基础高度h_jc＝1.5m，则：

G₀＝ρ_jck_jch_jcd_jc

G₀＝25×5×10×1.5＝1875kN

若使基础发生滑动破坏，则需基础的滑动水平力大于抗滑水平力，此时基础与地基间的临界摩擦系数为：

计算得到基础发生滑移破坏的临界摩擦系数，基于此临界摩擦系数，若通过现场试验得到基础底面与地基的摩擦系数值大于临界摩擦系数，则通过基础开挖，钻孔注水，钻孔位置位于基础底面往下150mm处，沿基础纵向水平布置，钻孔孔径宜为59mm～100mm，钻孔间距为0.5m-1.5m，通过水的作用降低各跨基础与地基之间的摩擦系数，然后破拆第一跨拱桥，由于不平衡水平力的作用，连拱桥各跨的基础将分别发生基础滑移破坏，整桥发生垮塌，完成对垮塌构件进行分割、清运的快速拆除。

需要说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，包括：

计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷；

计算作用在第一实腹段上的第二载荷和作用在第二实腹段上的第三载荷，所述拱肋上包括所述第一实腹段和所述第二实腹段；

确定所述半跨拱肋的第一自重载荷；

根据所述第一载荷、所述第二载荷、所述第三载荷和所述第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力；

确定所述桥墩上立柱的第二自重载荷、所述桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷；

根据所述推力、所述第二自重载荷、第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数；

若确定现场试验得到基础底面与地基的摩擦系数值大于所述基础滑移破坏临界摩擦系数，则对所述桥墩的基础底面进行开挖和钻孔注水，以使得基础的滑动水平力大于抗滑水平力；

破坏所述连拱桥中的第一个桥墩，以使得浅基础连拱桥的其他部分在自身的重力载荷作用下倒塌。

2.根据权利要求1所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述对所述桥墩的基础底面进行开挖和钻孔注水，包括：

对所述桥墩的基础底面进行开挖钻孔，钻孔位置位于基础底面往下第一预设数值处，且钻孔沿基础底面纵向水平布置，钻孔孔径在59mm～100mm内，钻孔间距为第二预设数值。

3.根据权利要求2所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，在计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷之前，所述方法还包括：

现场实测获取桥面系纵桥向的自重恒载集度、侧墙的材料容重、填料的材料容重、拱肋的材料容重、立柱的材料容重、桥墩的材料容重及基础的材料容重。

所述计算半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷，包括：

根据第一公式计算得到所述第一载荷；

所述第一公式：

其中，设为i非零的自然数，从桥梁上的小桩号向大桩号对拱肋依次进行由小到大的编号，i号拱肋计算跨径为l_i、计算矢高为f_i，x_i为水平方向上i号拱肋的中点距号拱上立柱中心线的计算距离，i号拱肋拱上侧墙横桥向的等效宽度为k_cqi，i号拱肋填料横桥向的等效宽度为k_tli，i号拱肋横桥向的等效宽度为k_fgi，i号拱肋顶部上方填料高度为h_tli，i号拱肋顶部上方侧墙高度为h_cqi，桥面系纵向的自重恒载集度为q_m，侧墙的材料容重为ρ_cq，填料的材料容重为ρ_tl，拱肋的材料容重为ρ_fg以及拱上立柱的材料容重为ρ_lz，i号拱肋高度为h_fgi，i号拱上立柱高度为h_i，横桥向宽度为k_i，纵桥向宽度为d_i。

4.根据权利要求3所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述计算作用在所述第一实腹段上的第二载荷，包括：

根据第二公式计算得到所述第二载荷；

所述第二公式：

其中，F_q1为第二载荷；L₁为第一实腹段的长度；x_s为水平方向上第一实腹段上立柱中心线到拱肋的中心的距离；k_tlq1为第一实腹段填料的横桥向等效宽度；k_cqq1为第一实腹段侧墙的横桥向等效宽度；h_tlq为拱肋顶部上方填料高度；h_cqq主拱顶部上方侧墙高度；β表示实腹段拱脚处拱轴线切线与桥墩间的夹角；ρ_tl表示桥面填料的材料容重；ρ_tl表示桥面侧墙的材料容重；q_m表示桥面系纵桥向的自重恒载集度。

5.根据权利要求4所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述计算作用在所述第二实腹段上的第三载荷，包括：

根据第三公式计算得到所述第三载荷；

所述第三公式为：

F_q2＝(q_m+ρ_tlk_tlp2h_tlp+ρ_cqk_cqq2h_cqq)L₂；

其中，L₂为第二实腹段的长度，k_tlq2为第二实腹段填料的横桥向等效宽度，k_cqq2为第二实腹段侧墙的横桥向等效宽度。

6.根据权利要求5所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述计算作用在所述桥墩上半跨拱肋的第一自重载荷，包括：

根据第四公式计算得到所述第一自重载荷；

所述第四公式为：

其中，ρ_zg表示拱肋材料容重，横桥向宽度为k_zg，高度为h_zg，拱肋计算跨径为l_zg，计算矢高为f_zg。

7.根据权利要求6所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述根据所述第一载荷、所述第二载荷、所述第三载荷和所述第一自重载荷计算所述拱肋作用于对应桥墩的推力，包括：

计算得到所述桥墩的推力

其中，

表示所述拱肋上承受所有立柱的第一载荷；F_q1表示所述第一实腹段上的第二载荷；F_q2表示所述第二实腹段上的第三载荷；G_zg表示所述第一自重载荷；

根据所述作用于对应桥墩的推力得到作用于对应桥墩的水平分力和竖直分力，包括：

所述作用于对应桥墩推力的水平分力

所述作用于对应桥墩推力的竖直分力

8.根据权利要求7所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述确定所述桥墩上立柱的第二自重载荷、所述桥墩的第三自重载荷和基础底面的第四自重载荷，包括：

根据第五公式计算得到所述第二自重载荷；

所述第五公式为：

其中，所述桥墩上立柱高度为h₀，横桥向宽度为k₀，纵桥向宽度为d₀，其余系数与第一公式表述一致。

确定墩台和基础的材料容重、高度信息、横桥向宽度以及纵桥向宽度信息；

根据第六公式计算得到所述第三自重载荷；

所述第六公式为：

G₀＝ρ_qdk_qdh_qdd_qd，其中，墩台材料容重为ρ_qd，高度为h_qd，横桥向宽度为k_qd，纵桥向宽度为d_qd；

根据第七公式计算得到所述第四自重载荷；

所述第七公式为：

G₁＝ρ_jck_jch_jcd_jc，其中，基础材料容重为ρ_jc，高度为h_jc，横桥向宽度为k_jc,纵桥向宽度为d_jc。

9.根据权利要求8所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述根据所述推力、所述第二自重载荷、所述第三自重载荷和所述第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数，包括：

根据所述水平分力、所述竖直分力、所述第二自重载荷、所述第三自重载荷和第四自重载荷计算得到基础滑移破坏临界摩擦系数；

所述基础滑移破坏临界摩擦系数：

其中，F_px为所述作用于对应桥墩推力的水平分力，F_py为所述作用于对应桥墩推力的竖直分力，F₀为所述桥墩上立柱的第二自重载荷，G₀为所述桥墩的第三自重载荷；G₁为所述基础底面的第四自重载荷。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述第一实腹段上的第二载荷及所述第二实腹段上的第三载荷为均布载荷。

11.根据权利要求10所述的基于浅埋基础滑移破坏连拱桥的拆除方法，其特征在于，所述半跨拱肋上承受所有立柱的第一载荷为集中载荷。

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