无支架逆序拆除柔性系杆拱桥施工技术
系杆拱桥拆除的施工方案及方法
系杆拱桥拆除的施工方案及方法
夏正新
（苏州市方圆红儒工程管理有限公司， 江苏 苏州 215000）
摘 要：预应力钢筋混凝土系杆拱桥拆除施工技术，是一个较为新颖的技术。 以苏州市吴中区斜港大桥拆除工程为例，介
绍了其拆除方案，该方案方法简单，具有较强的可操作性。
关键词：系杆拱桥；拆除；分解；吊装
斜港大桥位于规划三级航道苏申内港线上，主桥 部分为钢管 拱整体结 构 ，距水面近 30 m，单片钢管拱 及加劲梁质量达到千吨，主体结构又高又重增加了施 工难度。 为此，综合国内桥梁拆除技术和施工单位自身 的许多经验以及桥梁自身的结构特点，引进了国际上 先进的钢筋混凝土切割技术，对大体积混凝土结构进
行大块段切除并吊运至指定位置，然后利用大型浮吊 设备拆除梁体。
1）凿岩机工作平台搭设 先拆除主墩两侧引桥单跨的空心板，保证在引桥 处填筑土方平台时有足够的作业面。 主墩两侧引桥处 填筑土方平台的高度与拱脚持平，使机械设备和人员 位于坍塌界面以上，以消除主体结构坍塌时砸伤人员 和砸坏机械设备的安全隐患。 用凿岩机破除拱脚以下部分，以保持主桥的整体 性，尽量不破坏主桥加劲梁的预应力，以减少主桥拱 圈的变形和纵向伸长。 主桥全长 100.5 m，拱圈高 17.18 m，计算得拱圈弧 长 108 m 左右。 拱圈采用分段拼装后浇筑混凝土的施工 工艺，即使加劲梁的预应力受到破坏，主桥拱圈纵向 伸直的长度也在凿岩机臂长工作的范围之内，不会造 成较大程度的危险。 凿岩机工作平台如图 1 所示。
中图分类号： U 445.6
文献标志码： B
文 章 编 号 ：1009-7767（2016）S2-0135-05
Construction Plan and Method of Demolition of Tied Arch Bridge
无风撑飞燕式系杆拱桥施工方案(定稿)
（4）、供电
施工用电主要采用网电，自发电作为应急补充。用电从供电局10KV的临时用电接入配电房，在配电房安装1台500KVA变压器，为本项目工程供电；同时，项目部配备1台160KW 发电机组和1台50KW发电机组作为备用。
（5）、混凝土生产供应
本工程混凝土总量约有2.8万m3，单次最大浇筑量达465m3。为确保本工程混凝土的浇筑速度和质量，配置如下混凝土搅拌、浇筑及运输设备：混凝土拌和站配置1台ELBA60型和1台SZ750型；混凝土浇筑采用配置一台HBT80型拖泵和1台汽车泵, 混凝土运输配3台8m3的搅拌运输车。
1.3.4、工程地质条件
(1) 、地层土性
本次勘察深度内揭露的地层，其工程地质特性如下：
0层素填土：黄褐色，主要为亚粘土，局部夹碎石，一般分布于路基、河堤、塘堤、田埂等部位。厚度：0.80～2.80m，层底标高：4.36～5.47m。
1B层亚粘土：黄褐—黄灰色，可塑，局部软塑，含氧化铁，中压缩性。厚度：1.80～8.30m,层底标高:–3.10～2.56m。
4B0层中风化砂砾岩：棕红—砖红色，标贯击数大于100，取芯率一般,65-85%。呈碎块状或短柱状，手可折断，本层局部为砂砾岩。
4B层中风化泥质砂岩：棕红—砖红色，取芯率一般70-95%。呈碎块状或短柱状，手可折断，本层局部为夹砂砾岩或砂砾岩。该层未穿透。
系杆拱桥柔性吊杆施工技术
系杆拱桥柔性吊杆施工技术系杆拱桥柔性吊杆分项分批张拉，吊杆受力均匀，防腐施工措施到位，保证桥梁使用耐久性。
一、工程概况前湖大道K1+591系杆拱桥位于南昌市红角洲新区前湖大道中心桩号K1+591处，分为上下行两座分离桥。
设计桥长66 m，共1跨，跨径66m（计算跨径63.8m）。
全桥处于R=8000m的竖曲线内。
桥宽21.75m，桥面最大纵坡0.625%。
上部构造采用跨径66m下承式钢管拱，矢跨比f/L=1/5，下部结构采用钢筋混凝土柱型埋置式桥台，基础采用φ1.2m钻孔灌注桩。
主桥部分上部结构为系杆拱结构。
主要由系梁、横梁、桥面板、钢管拱肋、吊杆及横撑等组成。
因该桥较宽，吊杆采用柔性吊杆，为柳州建筑机械总厂生产的85Φ7低应力防腐成品索。
高强钢丝标准强度1670MPa，锚具采用冷铸锚OVMLZM （K）7-85。
吊杆顺桥向间距为4.9m(详见下图桥型布置图)。
二、工程特点和难点2.1、该桥吊杆是柔性吊杆，张拉程序比较麻烦，施工控制较困难。
因为吊杆的预应力施工对拱肋、系梁、及吊杆组成的结构内力及变形有很大影响，为保证各根吊杆受力均匀，吊杆张拉需采用分项分批张拉。
2.2、吊杆采用在拱肋上端张拉，在高空需多次搬运张拉设备，安全问题是重要问题，在搭设拱肋支架时需统一考虑。
三、施工工艺3.1、主桥上部结构的施工方案因本桥桥位处为陆地，采用回填砂碾压密实来支撑上部所有的荷载。
桥梁施工完成后开挖渠道。
3.2、主桥上部结构的施工步骤上部构造的施工工序，具体如下：1、对桥主梁范围内的原地面进行夯实碾压,并在系梁及横梁范围内浇筑20cm厚C10素砼垫层作为底模。
浇筑中间段系梁，同时进行中横梁预制。
2、同时现浇两边段系梁、端横梁及拱脚（预埋2m钢管拱肋），张拉系梁腹板钢束及端横梁钢束。
3、吊装(2、4、6、7、8、10、12)等7片中横梁、施工湿接缝、张拉2#束，在各根系梁两侧搭设临时拱肋支架，用高强螺栓铰接。
待三段拱肋及横撑精确定位后现场进行焊接。
拱桥的无支架施工
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利用边跨为平衡重，平转主跨钢管拱肋就位，合龙
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4 悬臂法施工
Eads Bridge（1874）
主跨为158m，第一座钢拱， 首创悬臂施工法。
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悬臂法
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在桥位处悬臂进行拱圈节段混凝土灌筑或拼装，最后在拱顶处合拢。 悬臂法施工可分为悬臂斜吊法和悬臂桁架法。
4.1 悬臂桁架法
2.3 平竖结合转体施工
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安阳文峰路立交桥 （主跨135m，1995）
适合于跨越宽阔河流、 桥位平坦的大跨径桥梁。
平竖结合转体施工桥例
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丫髻沙大桥（1999）：分跨为76m＋360m＋76m。平转重量13685t。
丫髻沙大桥
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拼装半跨钢管拱肋
竖转主跨钢管拱肋就位
丫髻沙大桥
拱桥的无支架施工
Constructi拱桥的无支架施工
1
缆索吊装法
2
转体施工法
3
悬臂法施工
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1 缆索吊装法
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跨越能力较大，水平 和垂直运输机动灵活， 适用于大跨度拱桥。
缆索吊机安装砼拱肋
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缆索吊装设备
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主索 工作索 塔架 锚固装置
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劲性骨架：型钢构件组拼 主拱施工：水箱压载法 关键阶段：混凝土浇筑至
拱1/4截面。
桥例2：广西邕宁邕江大桥
邕宁邕江大桥 （跨径312m）
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缆索吊机悬臂安装劲性骨架拱
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❖ 采用钢管混凝土作为劲性骨架；主拱施工选择斜拉扣挂法。
桥例3：万县长江大桥（420m）
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桥例3：万县长江大桥
LOGO 左半孔竖向转体就位
城北大桥系杆拱结构拆除施工技术
工程 ， 需重点考虑安全 问题。所以， 在拆桥过程中， 可以按照建桥施工 的逆顺序原则来拆除 ， 在保证安 度
要求作适 当调整。城北大桥系杆拱结构在拆除过程
中， 总 体按 照建 桥逆顺 序 的拆 除原则 ， 但在 以下 ４个 方面作 了调整 ： （ １ ） 将 原排 序第 １的搭 设 系杆 临时 支架 项 目调 整到拆 除桥 面板 后再 施工 。推 迟搭 设支架 的 目的主 要 是 尽 量 缩 短 水 中 支 架 对 船 舶 安 全 通 航 的 影 响
行介绍， 为类似的拆桥 工程提供参考。
关 键词 系杆拱桥 拆 除顺 序 预应 力释 放
１ 工程 概况
２ 拆桥 顺序 的确 定
城北大桥位于阜宁县城东北方 向， 跨越 Ⅲ级航 道通榆运河。桥梁 中孔为 ５ １ ｍ 下承式预应力钢筋 砼系杆拱结构 ， 两侧边跨为 ２× ２ ５ ｍ预应力混凝 土
要， 加之 城北 大桥 存在 较多 病 害且荷 载等 级不 够 ， 不
满足三级航道通航净空要求 ， 桥面宽度不足等因素 ， 交通主管部门决定将城北大桥拆除重建。
城北 大桥 中孔 为下 承 式 系杆 拱 结 构 ， 属 于 超静
定结构 ， 结 构受 力 比较 复 杂 。城 北 大 桥 系杆 拱 结 构
Ｔ型梁 。桥梁全长 １ ５ ６ ｍ， 桥面宽度 １ ． ５ ｍ＋ ９ ｍ＋ １ ． ５ ｍ。
系 杆 拱结 构 在建 成 以后 为超 静 定 结构 ， 随着 拆
除的推进 ， 又从超静定结构 向静定结构转化。要确
保 系杆拱 结构 在拆 除过 程 中的 稳定 性 和 安 全 性 ， 拆 除顺 序 十分重 要 。桥梁 拆除 工程 一般遵 循 的是建 桥 过程 的逆 顺序 原 则 。根 据 城北 大桥 设 计 图 纸 ， 按 建 桥 的逆顺 序原则 ， 本 桥 的拆 除顺 序 应 为 ： （ １ ） 搭 设 系 杆 临时支 架 ； （ ２ ） 凿 除 桥 面 铺装 层 ； （ ３ ） 拆 除 桥 面 板 及人 行道 板 ； （ ４ ） 拆 除 全 桥 风撑 及 吊杆 ； （ ５ ） 拆 除拱 肋； （ ６ ） 拆 除 中横 梁 ； （ ７ ） 拆 除 系杆 ； （ ８ ） 拆 除 拱 脚 及 端横 梁 。 桥梁 在 建 设过 程 中 ， 既 要 考 虑结 构 受力 的合 理 性， 又要 考虑结 构 安全性 、 结 构耐久 性 、 结构稳 定性 ，
无支架拱桥施工方法
无支架拱桥施工方法哎呀，说起无支架拱桥施工方法，这事儿可真是挺有意思的。
你知道，我最近不是在工地上帮忙嘛，正好就见识了一回。
这活儿，说起来简单，做起来可真是让人头疼。
首先，你得有个设计图，这玩意儿就像是做饭的菜谱，告诉你每一步该怎么做。
设计师们可不简单，他们得考虑到桥的承重、跨度、还有美观，这些因素都得在图纸上体现出来。
好了，图纸准备好了，接下来就是施工了。
首先得清理现场，把那些杂草啊，小石头啊，都清理干净。
这活儿虽然不起眼，但是挺重要的，毕竟你不能在一堆乱七八糟的东西上建桥吧。
清理完了，就得开始打桩了。
这打桩啊，就像是给桥打地基。
你得把桩子打到地下，确保桥能稳稳地站在那儿。
这桩子得打多深，得看地质情况，有时候得打几十米深呢。
桩子打好了，接下来就是搭建拱形的模板。
这模板得按照设计图来，不能差分毫。
模板搭好了，就得浇筑混凝土了。
这混凝土啊，得搅拌均匀，不能有气泡，要不然桥就不稳了。
浇筑的时候，你得注意，不能一下子倒进去，得一点点来，让混凝土均匀地填充模板。
这可是个技术活，得有耐心，不能急。
等混凝土干了，模板就可以拆了。
这时候，你就能看到一个漂亮的拱形桥了。
但是，别急着高兴，还得检查一遍，看看有没有裂缝，有没有不平整的地方。
最后，就是铺桥面了。
这桥面得平整，不能有坑坑洼洼的，要不然车子开过去，那颠簸的，可就难受了。
你看，这无支架拱桥施工方法，说起来挺简单，但是每一步都得小心翼翼，不能有半点马虎。
这活儿，就像是做饭，每一步都得讲究，才能做出好菜来。
所以啊，下次你再看到一座漂亮的拱桥，别忘了，这背后可是有一群辛勤的工人，还有他们精心的施工方法。
这就是我最近在工地上的一点小体验，希望你喜欢。
无支架施工的系杆拱桥吊杆索力优化
的湿接头，张拉中横梁及系梁内剩余预应力钢束；现 得到各吊杆一次调索所需增量｛△Ｔ。７，△Ｔｚ７，…，△Ｔ。’｝
浇横梁间的桥面板；调整吊杆内力，控制结构线形达 Ｔ，此增量不随调索方法和调索次序变化而变化，称之
到竖曲线要求。
为目标索力增量（记为｛△Ｔ）。。）。由于调索次序不同，
（７）桥面系的施工，并拆除拱脚处的支架。
度。
采用平面结构有限元计算程序（桥梁博士）对整 ６ 调索索力计算实例
体桥梁进行受力分析，根据施工过程至成桥自动形成
蕴藻浜大桥共有１６对吊杆，运用桥梁平面计算
索力、系梁位移和拱圈应力、弯矩图设计成桥索力，一 程序“桥梁博士”建立平面有限元杆系模型进行系杆
般需进行试算的过程来确定设计索力。
拱桥吊杆索力调整计算。根据施工单位现场提供两个
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图３恒载作用拱肋及系梁目标索力作用下位移图
万方数据
上冯么咯Ｎ。．４ ２００５
１９
◎ｓ一一－一一 图４恒载作用拱肋及系梁分批调索后位移图 图５组合¨作用钢管目标索力作用下正应力包络图
图６组合¨作用拱肋分批调索后正应力包络图
。
∥ 甲 箩 嚣＋ 嚣＋ ∥ ｝１
ｉ｝
１｛
吊杆索力调整过程来达到设计的成桥索力。无论哪种 施工方法都需要经过“索力调整”的施工步骤，使得桥 梁实际最终索力与设计最终索力一致，才能保证结构 受力合理，运营安全。
２ 工程概况 蕴藻浜大桥是上海市Ａ５（嘉金）高速公路一期工
程（Ａ３０～北青公路）一标桥梁，主桥为计算跨径８５ｍ的 下承式钢管混凝土系杆拱桥，矢高１７ｍ，矢跨比１：５，桥 面宽１７．６ｍ。主拱肋采用哑铃形，高２ｍ，宽０．９ｍ，钢管 壁厚１６ｍｍ，内充Ｃ５０微膨胀混凝土。拱轴线方程：
拱桥施工工艺
拱桥施工工艺1.拱桥有支架施工1）拱架施工砌筑石拱桥或混凝土预制块拱桥，以及现浇混凝土或钢筋混凝土拱桥时，需要搭设拱架，以承受全部或部分主拱圈和拱上建筑的质量，保证拱圈的形状符合设计要求。
（1）拱架拼装。
拱架可就地拼装或根据起吊设备能力预拼成组件后再进行安装。
拱架拼装过程中必须注意各节点、各杆件的受力平衡，并准备好拱顶拆拱设备，以使拱装拆自如。
（2）拱架安装。
①工字钢拱架安装。
工字钢拱架的架设应分片进行。
架设每片拱片时，应同时将左、右半片拱片吊至一定高度，并将拱片脚纳入墩台缺口或预埋的工字钢支点上与拱座铰连接，然后安装拱顶卸拱设备进行合龙。
对于横梁、弧形木及支承木，应先安装弧形木再安装支承、横梁及模板。
弧形木上应通过操平以检查标高准确，当误差过大时，可在弧形木上加铺垫木或刻槽。
横梁应严格按设计安放。
②钢桁架拱架安装。
钢桁架拱架的安装方法主要包括悬臂拼装法、浮运安装法、半拱旋转法、竖立安装法等。
a.悬臂拼装法。
悬臂拼装法适用于拼装式钢桁架拱架安装，拼装时从拱脚起逐节进行，拼装好的节段用滑车组系吊在墩台塔架上。
b.浮运安装法。
拱架拼装后，即可进行安装，为便于拱架进孔与就位，拱架拼装时的矢高，应稍大于设计矢高（即预留沉降值）。
在拱架进孔后，用挂在墩台上的大滑车和放置在支架上的千斤顶来调整矢高，并用水压仓，以降低拱架，使拱架就位。
安装时，拱顶铰须临时捆紧，拱脚铰和铰座位置须稍加调整，以使铰座密合。
c.半拱旋转法。
采用半拱旋转法安装钢桁架拱架的方法与安装工字形钢拱架相似，其不同之处在于钢桁架安装时，起吊前拱脚先安装在支座上，然后用拉索使半拱架向上旋转合龙。
d.竖立安装法。
钢桁架拱架竖立安装是在桥跨内两端拱脚上，垂直地拼成两半孔骨架，再以绕拱脚铰旋转的方法放至设计位置进行合龙。
（3）拱架卸落与拆除。
由于拱上建筑、拱背材料、连拱等因素对拱圈受力的影响，应选择在拱体产生最小应力时卸架，一般在砌筑完成后20～30d，待砌筑砂浆强度达到设计强度的70%以后才能卸落拱架。
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无支架逆序拆除柔性系杆拱桥施工技术
摘要：针对柔性系杆拱桥结构特点及现场施工条件，论述了柔性系杆拱桥拆除所采用的方法，重点说明了无支架拆除过程中柔性系杆钢束预应力释放及拱肋内力控制问题，详细阐述了该类型桥梁各构件拆除的步骤和方法，形成了较为完整的柔性系杆拱桥拆除施工工艺，为类似桥梁拆除提供了借鉴。
关键词：柔性系杆拱；拆除；无支架；逆序；施工技术
Abstract: to realize the bowstring arch bridge structure characteristics and construction site conditions, this paper discusses the flexible bowstring arch of the methods used by demolition, the key is in the process of demolition that stent flexible tie of prestressed steel arch rib release and internal control, describes the type bridge demolished components of the steps and method, form the relatively complete flexible the bowstring arch bridge demolished the construction technology, to provide references for similar Bridges dismantled.
Keywords: flexible bowstring arch bridge; Removed; No stent; The reverse; Construction technology
工程概况
苏南运河是京杭运河的重要组成部分，现为四级航道。
为提升航运能力，促进经济快速发展，江苏省启动了苏南运河三级航道整治工程，航道口宽由原来的60m拓为90m。
苏南运河苏州段现有跨运河桥梁38座，大部分修建于上世纪90年代，通航净宽不能满足此次整治要求，需拆除重建。
平望运河大桥即为其中需拆除重建桥梁之一[1]。
该桥建成于1996年，位于苏州吴江市平望镇境内的318国道上；如图1所示，主桥为跨径70m的钢筋混凝土柔性系杆拱，拱轴线采用二次抛物线，矢跨比为1/5；拱肋中心距11.8m，桥面净宽10.25m。
图1平望运河大桥结构总图（单位：cm）
该桥拱肋采用工字形断面，高1.8m、宽0.9m，两拱肋之间由6根风撑联结，端部两拱脚之间由箱形断面的端横梁连接。
柔性系杆采用12束7φj15.24钢绞线，分别锚固在两端拱脚处，待系杆张拉完之后，用C40细石混凝土封固。
整个行车道通过吊杆作用在拱上，吊杆间距5m，每根吊杆采用8φj15.24钢绞线，
外用钢套管，内填橡胶沥青防腐。
吊杆悬吊中横梁，纵梁及桥面板均搁置在中横梁的牛腿上，中横梁采用预应力混凝土梁，每根梁长12.8m，高0.95m，宽0.5m，每根预应力筋采用6φj15.24钢绞线。
桥面铺装采用30#混凝土，平均厚度为20cm。
拆除方案
鉴于柔性系杆拱为外部静定、内部一次超静定结构，拱肋单独承重，柔性系杆只提供水平拉力，行车道构件（桥面板、横梁等）通过吊杆悬挂于拱肋上的结构特点。
由于该桥横跨苏南运河，该段运河为水运主通道，船舶航行密度很大，地方海事部门明确要求桥梁拆除期间不能压缩航道，持续断航时间每天不能超过3小时的通航要求。
本桥拆除充分利用拱肋承载能力，通过分步释放柔性系杆钢束预应力，在确保结构稳定的前提下逐步拆除各构件。
拆除过程中拱肋的受力分析
本桥拆除的重点是拆除过程中系杆拱结构的稳定性，即要确保拱肋受力在承载能力范围之内，这就需要根据构件的逐步拆除，拱肋所受荷载不断减小，逐步释放柔性系杆钢束预应力。
根据计算，遵循逆序拆除及确保拱肋受力在承载能力范围之内两大原则，该桥柔性系杆钢束预应力释放的步骤，分七个工况进行拱肋受力分析：工况一：先释放柔性系杆4根钢束；
工况二：对称拆除两端各五孔桥面铺装，释放柔性系杆第5根钢束；
工况三：拆除跨中四孔桥面铺装，释放柔性系杆第6根钢束；
工况四：对称拆除两端各五孔桥面板，释放柔性系杆第7根钢束；
工况五：拆除跨中四孔桥面板，释放柔性系杆第8根钢束；
工况六：对称拆除两端各四根中横梁及搁置在其上的边纵梁，释放柔性系杆第9根钢束；
工况七：拆除跨中五根中横梁及搁置在其上的边纵梁，释放柔性系杆第10根钢束；最后浮吊四点整体吊起单拱，释放柔性系杆最后两根根钢束后，移走拱肋。
结构计算及整体稳定分析采用Midas/civil有限元分析软件，离散结构采用三维空间模型，离散单元包括拱肋、风撑、吊杆、中横梁、端横梁、纵梁、桥面板，计算模型见图2，各工况下拱脚、3L/8、拱顶内力计算结果见下表：
主要构件拆除方法
（1）桥面铺装：先用碟式切割机将桥面铺装混凝土切割成网格，再用风镐逐个进行破除。
（2）桥面板：先找出湿接头及铰缝位置，凿断后逐块吊离。
（3）中横梁及边纵梁：该桥单根中横梁重约18t，每根中横梁在两端由吊杆悬吊；纵梁搁置在中横梁端头的牛腿上；拆除时纵梁通过用型钢简易加工的扁担梁搭在中横梁两端，待中横梁两端吊杆截断后与之一起用浮吊吊离。
（4）拱肋及风撑：该桥单根拱肋重约180t，单根风撑重约10t；先拆除风撑，用风镐在风撑与拱肋接头处将其凿断，然后用浮吊吊离；拆除风撑前，单根拱肋均用缆风绳拉住；单根拱肋拆除采用2台150t浮吊协同作业，吊装时吊点布置见图3。
结语
平望运河大桥柔性系杆拱采用无支架逆序拆除施工，自2011年4月8日开始，5月10日结束，历时33天，因部分构件水上浮吊吊装所需断航2次（每次3小时）；拆除总面积717.5m2，合计钢筋混凝土753m3；施工投入主要包括人工费约10万元、机械台班费约30万元、其它费用约10万元，费用总计约50万元；折合每平方米桥梁拆除费用约697元，每立方米桥梁拆除费用约665元。
上世纪九十年代，苏南地区出于对特殊地质条件的考虑，修建了大量的梁拱组合桥，尤以跨越苏南运河最多，系杆拱是其中最具代表性的桥型。
近年来随着国家大力发展内河水运及建设高等级航道网战略的实施，一大批刚建成十多年的梁拱组合桥需拆除重建。
本文针对柔性系杆拱这一特殊桥型的拆除施工进行了总结，希望能对梁拱组合桥梁的拆除提供借鉴，推动桥梁拆除这一新兴行业的发展。
参考文献
[1]江苏省交通科学研究院，《318国道青平段平望运河大桥施工图设计》1994.
[2]金成棣著.《预应力混凝土梁拱组合桥梁：设计研究与实践》[M].北京：人民交通出版社，2000.
[3]JTG D62－2004，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2004.
[4]高振峰主编.《土木工程施工机械实用手册》[M].济南：山东科学技术出版社，2005.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。