連續(xù)梁拆橋掛籃設(shè)計與應(yīng)用

盛雅楠，陳丹丹

（中交路橋華東工程有限公司，上海市201203）

1 工程簡介

京泰大橋老橋是跨越新通揚線運河的航道橋梁，位于泰州火車站站前廣場的正前方約500 m。老橋于2004年按五級航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，橋梁狀況良好，因航道整治工程需要升級為三級航道，需將老橋全部拆除，原位改建。

老橋采用四幅橋形式，主橋為38.5 m+60 m+38.5 m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁[1]，采用單箱單室截面布置；主墩位于岸邊水中，墩身為直立式矩形實心墩；承臺為低樁承臺，承臺高2.5 m，樁基礎(chǔ)為φ1.5 m、φ1.2 m鉆孔灌注樁，見圖1、圖2。

圖1 老橋主橋橋型布置圖（單位：cm）

圖2 老橋主橋斷面圖（單位：cm）

2 施工重難點分析

（1）老橋跨越新通揚運河，運河水上交通繁忙，每天封航時間最多4 h，拆橋作業(yè)窗口有限，老橋拆除必須考慮通航需求[2]，采用何種方式拆除時施工的關(guān)鍵。

（2）主跨跨度大，達60 m，拆除時梁體懸臂大，對橋梁下方航運安全構(gòu)成威脅，中跨腹板分片整體切割吊裝難度高，機械作業(yè)面少，風(fēng)險較大。如何在有限的作業(yè)面簡化施工，降低難度是本次施工的重點和難點。

（3）靜力切割[3]后的梁體的固定和下放時動力如何提供，是本次施工難點。

3 拆橋掛籃設(shè)計

3.1 拆橋掛籃結(jié)構(gòu)形式

拆橋掛籃由主桁系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、起重系統(tǒng)等，見圖3、圖4。

圖3 拆橋掛籃布置側(cè)視圖

圖4 拆橋掛籃后斷面布置圖（單位：cm）

（1）主桁系統(tǒng)

主桁架是拆橋掛籃[4]的主要受力結(jié)構(gòu)，由2榀菱形主桁架、橫向聯(lián)結(jié)系組成。中幅橋2榀主桁架中心間距為6.6 m，中心高3.5 m，每榀桁架前后節(jié)點間距均為5.3 m，總長9.80 m。桁架主桿件采用槽鋼焊接的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)[5]，節(jié)點通過箱體采用銷軸聯(lián)結(jié)。橫向聯(lián)結(jié)系設(shè)于兩榀主桁架的豎桿上，其作用是保證主桁架的橫向穩(wěn)定。

（2）錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)設(shè)在2榀主桁架的后節(jié)點上，共2組，每組錨固系統(tǒng)包括后錨扁擔(dān)梁及后錨桿。其作用是平衡拆除箱梁時產(chǎn)生的傾覆力矩，確保拆橋掛籃的施工安全。設(shè)置2排Φ32 mmPBS830級精軋螺紋鋼后錨，通過穿孔的方式將桁架錨固于箱梁頂板上。

錨固系統(tǒng)的傳力途徑為：主桁架后節(jié)點→后錨扁擔(dān)梁→后錨桿→混凝土箱梁。

（3）行走系統(tǒng)

走行系統(tǒng)包括墊梁、軌道、前支座、后支座、牽引設(shè)備。拆橋掛籃走行時前支座在軌道頂面滑行，聯(lián)結(jié)于主構(gòu)架后節(jié)點的后支座反扣在軌道翼緣下并沿翼緣行走。

（4）起重系統(tǒng)

拆橋掛籃配備2臺JM-5噸電動卷揚機及滑輪組。定滑輪組采用5輪結(jié)構(gòu)，見圖5。

圖5 拆橋掛籃定滑輪組

起重吊具（動滑輪組）采用6輪結(jié)構(gòu)，見圖6。

圖6 拆橋掛籃起重吊具（動滑輪組）

鋼絲繩[6]從前上橫梁上的導(dǎo)向輪經(jīng)過，先穿過動滑輪組，再穿過定滑輪組，最后將鋼絲繩固定在定滑輪組上，總計繞線12道。掛籃拆橋一邊配置2臺卷揚機，鋼絲繩繞線配置見圖7。

圖7 滑輪組鋼絲繩繞線配置

3.2 箱梁塊段縱向劃分

橫向切割線一般設(shè)置在每個懸澆節(jié)段線前方不小于50 cm處，不破壞此節(jié)段里的縱向預(yù)應(yīng)力錨固端，使剩余節(jié)段箱梁的縱向預(yù)應(yīng)力體系狀態(tài)與建橋掛籃施工時的工況相同，從而能保證主跨箱梁懸臂切割時的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，見圖8和表1。

圖8 主跨箱梁塊段切割分塊圖（單位：cm）

表1 主跨箱梁塊段實際吊裝重量表

4 拆橋掛籃驗算

4.1 荷載工況

根據(jù)上述箱梁塊段的吊裝重量控制為75 t，考慮到?jīng)_擊荷載1.1倍系數(shù)和腹板不同時割斷的不均衡荷載系數(shù)1.25，采用起吊能力為105 t的拆橋掛籃吊裝切割的箱梁塊段，拆橋掛籃的主體結(jié)構(gòu)采用掛籃主桁架結(jié)構(gòu)。

掛籃荷載工況主要吊裝塊段最重時的施工工況，其中1#塊為重量最重74.09 t的塊段。現(xiàn)分析掛籃結(jié)構(gòu)應(yīng)力及變形情況。

強度組合：1#塊段重量+懸臂掛籃重量+沖擊動力附加系數(shù)。

剛度組合：1#塊段重量+懸臂掛籃重量。

4.2 模型建立

利用MIDAS CIVIL程序建立拆橋設(shè)備模型，選取掛籃整體結(jié)構(gòu)建立三維梁單元模型進行建模。結(jié)果計算模型見圖9。

圖9 主跨拆橋掛籃Mida s三維模型

4.3 結(jié)構(gòu)計算結(jié)論

利用Midas有限元對掛籃在不同施工工況下受力情況進行了模擬，并對拆橋掛籃結(jié)構(gòu)從強度、剛度、豎向位移、支反力及穩(wěn)定性等方面進行了分析[2]，最后得出如下結(jié)論，拆橋掛籃結(jié)構(gòu)能夠滿足規(guī)范及實際要求，可以用作施工。

5 主跨箱梁拆除

5.1 吊具與箱梁塊段錨固連接

根據(jù)設(shè)計圖的位置，準(zhǔn)確在將拆除的箱梁塊段頂板上開孔，然后采用精軋螺紋鋼將定滑輪吊具與箱梁頂板錨固；在吊具兩側(cè)再設(shè)置2根精軋螺紋鋼保險，保證箱梁切割過程中的穩(wěn)定性。然后啟動卷揚機使吊具持力，然后再進行提吊切割作業(yè)，見圖10。

圖10 吊具與箱梁跨段連接圖

5.2 箱梁塊段提吊切割施工

為了保證掛籃吊裝有足夠的安全儲備，箱梁主體切割前先切割拆除箱梁翼緣板及防撞墻。拆除過程中為保證箱梁主體結(jié)構(gòu)不受擾動，保證主橋整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，翼緣板拆除采用金剛石靜力切割設(shè)備切割。

除合龍段外，其余塊段均只有一個切割斷面。合龍段有兩個切割斷面，兩個斷面呈八字形布置，分兩次切割；繩鋸在切割過程中，隨著切割面的不斷擴大，塊段會慢慢下墜，易造成卡繩，需要及時同步調(diào)整2臺卷揚機預(yù)吊力的大小，見圖11。

圖11 合龍段切割完成后下放

6 結(jié)語

（1）拆橋掛籃采用卷揚機為吊裝動力，將切割橋梁4點固定，然后進行切割；切割后的橋梁為整體模塊，方便運輸，解決了在有限的封航時間，完成既有的拆除任務(wù)的難點。

（2）拆除一塊后，橋梁拆除設(shè)備后退移動一定距離，繼續(xù)下一步拆除。因此操作簡便，拆除效率高，拆除施工安全可靠，降低了施工難度，簡化施工工藝，提高施工效率。

（3）拆除后的建筑垃圾為整體模塊，因此運輸方便，節(jié)省了垃圾的運輸成本。