中承式集束钢管混凝土拱桥控制拆除爆破技术——文献学习体会

文献概况与研究意义

中承式集束钢管混凝土拱桥（Steel Tube Concrete Arch Bridge with Mid-Deck）是我国大跨径拱桥的典型结构形式，其主拱肋采用集束钢管混凝土（BSTC）结构，由多根钢管并排组合并灌注混凝土，形成大截面承重构件。该类桥梁在服役期满后或因改建需要拆除时，由于结构高度大、自重巨大、几何形状复杂，传统机械拆除方法效率低、风险高，控制爆破成为首选方案。本文研究针对此类桥梁的控制拆除爆破技术，涉及结构设计、爆破方案、安全评估等多个方面，具有重要的工程实践意义。

核心观点提炼

• 结构破坏机制分析：中承式集束钢管混凝土拱桥的拆除爆破需要精确控制破坏顺序和破坏模式，确保拱肋按预定方向倒塌，避免非预期的结构响应导致安全隐患。
• 爆破参数优化：通过数值模拟与现场试验确定合理的装药结构、起爆顺序和延时时间，实现结构可控倒塌。
• 安全防护体系：建立完善的飞石防护、振动控制、粉尘防护等安全体系，确保爆破作业对周边环境的影响在可控范围内。

关键技术要点

集束钢管混凝土拱肋的爆破特性

爆破方案关键参数

爆破拆除技术流程

1. 结构勘察与评估：对桥梁的结构完整性、材料性能、连接节点状态进行全面勘察，建立精确的结构模型。
2. 数值模拟分析：采用LS-DYNA或ABAQUS等有限元软件进行爆破过程模拟，预测结构倒塌路径和破坏模式。
3. 爆破方案设计：确定起爆顺序、装药结构、延时时间等关键参数，设计拱肋的预定断裂面。
4. 安全评估与防护：进行飞石、振动、冲击波等危害评估，设置安全警戒区域和防护设施。
5. 现场实施：按照设计方案进行钻孔、装药、联网、起爆，实施全过程监控。

工程实践中的关键问题

在实际工程中，中承式集束钢管混凝土拱桥的控制拆除爆破面临以下特殊挑战：

• 钢管的抗爆性能：钢管混凝土结构中的钢管对爆破荷载具有较强的约束作用，单纯依靠爆破难以有效切断钢管。通常需要在钢管上开设预设切口或采用定向爆破技术，使钢管在爆破后发生屈曲破坏而非整体飞散。
• 集束结构的协同破坏：集束钢管混凝土拱肋由多根钢管组成，各钢管之间的连接件（如横隔、纵肋）在爆破后可能阻碍破坏面的扩展。需要在设计阶段考虑连接件的同步破坏或预先切割。
• 倒塌顺序控制：拱桥的倒塌涉及拱肋、吊杆、桥面系等多个构件的协同破坏。如果吊杆未在拱肋断裂前同步切断，可能产生巨大的拉力导致拱肋非预期移动。起爆顺序的设计必须确保吊杆先于拱肋断裂。
• 环境约束：城市环境中桥梁拆除爆破的振动控制要求极为严格，通常需要采用微差爆破技术，将单段最大药量控制在安全限值以内。

学习心得与启示

本文的研究体现了爆破工程与结构工程深度交叉的技术特点。控制拆除爆破不仅仅是"炸掉"结构，更是对结构破坏过程进行精确控制的艺术。对于集束钢管混凝土拱桥这类复杂结构，爆破方案的设计需要结构工程师与爆破工程师的紧密协作，通过数值模拟与现场试验的迭代优化，确保拆除过程的安全可控。在实际项目中，建议采用"分段拆除+局部爆破"的混合策略，先通过机械切割将结构分割为可管理的单元，再对关键部位实施精确爆破，以降低整体风险。同时，爆破后的残骸清理与资源化利用也应纳入整体方案考虑，实现绿色拆除。