采用靜壓懸掛支架拆除連續梁橋

周 平 趙 洵 羅冬春

中交二航局第二工程有限公司 重慶 400000

0 引言

隨著經濟的快速發展，大量橋梁處于超負荷使用狀態，橋梁的壽命大幅縮減。由于早期預應力橋梁受施工工藝所限，質量存在缺陷，預應力筋在長期使用過程中銹蝕嚴重，導致橋梁提前老化現象較為嚴重，故橋梁拆除項目越來越多。圖1 為某老舊橋梁拆除后斷面顯示的預應力情況，可見其預應力管道孔隙率較大，預應力筋銹蝕情況也較嚴重。

圖1 老舊橋梁拆除后的預應力情況

連續梁橋拆除常規的施工方法有2 種：一是將待切割梁段掛載在起重機上，再利用繩鋸將梁段切斷，切割掉的梁段用起重機吊離；二是將待切割梁體下方搭設支架對梁體進行支撐，再利用繩鋸將梁體切割分段，最后用起重機吊離切割下來的梁段。

由于老舊連續梁橋使用時間較長，其體內預應力衰減情況具有不確定性，采用第1 種拆除方法的危險性較大，特別是合攏段的拆除。橋梁在跨中及邊跨切斷解除約束后會突然下撓，并產生較大沖擊載荷。受預應力衰減情況影響，橋梁的下撓量及沖擊載荷的大小較難控制，如果梁段單獨由起重機進行吊裝，往往會危及到起重機的安全；如果采用第2 種方法在梁體下方搭設支架，則成本高，施工周期長，且現場不一定具備這樣的條件。

由此可見，常規的2 種拆除方法都有很大的局限性。如果在橋梁上設置靜壓懸掛支架，能在橋梁切斷的瞬間補償橋梁的下撓量并吸收沖擊載荷，待橋梁穩定后再交由起重機進行吊裝，采用這種方法拆除連續梁橋，可以安全、便捷地實現橋梁的拆除。

1 靜壓懸掛支架的基本結構與功能

1.1 靜壓懸掛支架裝置的結構組成

如圖2 所示，靜壓懸掛支架由托梁、支承架、吊桿、自鎖液壓穿心式千斤頂、液壓系統等組成。靜壓懸掛支架形成一個支撐體系，將正在拆除的梁段臨時支撐在未拆除的橋梁結構上。

圖2 靜壓懸掛支架結構示意圖

1.2 靜壓懸掛支架裝置的功能

在拆除合攏段時，靜壓懸掛支架錨固于合攏段兩側未拆除的橋梁，拆除前合攏段應預先掛載在托架上，合攏段切斷后通過靜壓懸掛支架與兩側未拆除的橋梁仍為一個整體，一起下撓，并由靜壓懸掛支架承受合攏段產生的沖擊載荷。

如果未設置靜壓懸掛支架，梁段切斷瞬間的沖擊載荷及橋梁下撓將全部施加于起重機，尤其是合攏段切除時橋梁的整體下撓量具有不確定性，會危機起重機的安全。設置靜壓懸掛支架，梁段切割過程中由靜壓懸掛支架承受荷載，待梁段完全切斷并順利脫離橋梁結構后經體系轉化，再交由起重機對梁段進行吊裝運輸。

1）防止梁段切斷瞬間橋梁下撓和沖擊載荷對起重機的影響

與起重機不同，靜壓懸掛支架安裝于橋梁上部結構，與橋梁結構固結為一體；橋梁上部結構的下撓不會對其產生影響，懸掛支架只需克服沖擊載荷的影響即可。

2）靜壓懸掛支架與起重機吊具一體化設計方便自身安裝和拆除

由于懸掛支架安裝在吊具上方，合攏段脫離橋梁結構之后，需要將懸掛支架卸載并拆除，起重機吊具才能有空間繼續起升。由于此時缺少起重設備，如果單獨進行拆除，會很費時費力。因此，在起重機吊具設計上預留了托梁臨時擱置及固定的位置，支架完全卸載后，將支架與吊具固結在一起，一起吊離拆除區域。

3）液壓系統多功能設計滿足梁段安全拆除的要求

為了滿足梁段拆除要求，液壓系統應具備以下功能：①在梁段切斷前，應能精確控制預提升力，減少梁段切斷瞬間的沖擊載荷。②在梁段切斷后，支承梁段的千斤頂在持荷狀態下可以自鎖，避免意外下滑。③可將梁段切斷瞬間的沖擊載荷通過溢流的方式安全平穩卸載。④起重機開始吊裝前，將梁段安全提升脫離未拆除梁體；在拆除合攏段時，合攏段兩側的切割面并不平整，很難保證起重機將合攏段順利吊離橋梁結構，此時需要千斤頂協助將合攏段頂升脫離橋梁后再由起重機吊裝。

2 靜壓懸掛支架設計

2.1 靜壓懸掛支架組合形式

靜壓懸掛支架結構設計滿足同一套結構可以組合出2 種拆除方式，以滿足拆除中跨合攏段、邊跨合攏段和標準梁段3 種工況的要求，具有很強的適應性。根據所拆梁段懸掛方式的不同，系統有2 種組合方式，一種是拆除中跨（或邊跨）合攏段時采用的扁擔抬吊式，吊桿位于支承架之間，此時托梁處于簡支狀態，如圖3a 所示；另一種是拆除標準梁段時采用的懸臂梁式，吊桿位于支承架的一側，此時托梁處于懸臂狀態，如圖3b 所示。

圖3 靜壓懸掛支架組合形式示意圖

2.2 靜壓懸掛支架與起重機吊具一體化設計

在起重機吊具設計中預留了托梁胎架，胎架與靜壓懸掛支架的托架通過螺栓連接。在靜壓懸掛支架卸載前，支架與吊具處于分離狀態，如圖4a 所示；在靜壓懸掛支架完全卸載后，吊具繼續起升，此時吊具上的托梁胎架將托架撐起，用螺栓將靜壓懸掛支架與吊具固結在一起，與梁段一同吊離拆除區域，如圖4b 所示。

圖4 靜壓懸掛支架與起重機吊具一體化設計示意圖

2.3 液壓系統多功能設計確保梁段安全拆除

如圖5 所示，液壓系統的工作原理是：1）通過系統壓力調整精確控制預提升力。在梁段切斷前，操作電磁換向閥至b 位，觀察壓力表，將自鎖液壓穿心式千斤頂頂升壓力值調整到梁段重量的80%～90%，盡量減少梁段切斷瞬間的沖擊載荷。2）千斤頂無桿腔能夠自鎖。千斤頂在持荷狀態下可通過平衡閥實現自鎖，避免下滑；即便出現意外下滑，還有機械鎖死螺母作為最后的防線，能夠確保安全。3）通過安全閥安全泄壓。千斤頂無桿腔側液壓系統采用限壓設計，安全閥溢流壓力值調整為梁段質量的1.3 倍（根據實際情況可調整）。當沖擊載荷大于梁段質量的1.3 倍時，無桿腔液壓油高壓溢流，吸收沖擊載荷的勢能，此時千斤頂回縮下降直到機械鎖死螺母鎖死，能最大限度地較少沖擊載荷的影響。

圖5 液壓系統工作原理圖

2.4 采用自鎖液壓穿心式千斤頂升輔助梁段拆除

如圖6 所示，自鎖液壓穿心式千斤頂組成包括液壓缸內套、液壓缸外套、帶螺紋的活塞及鎖死螺母等。其中，空結構允許吊桿穿過，可輔助支架精確控制切除前梁段的預提升力；在梁段切斷瞬間，吸收沖擊載荷的勢能；在梁段切斷后，千斤頂繼續頂升輔助梁段脫離切除位置。鎖緊螺母可以限制千斤頂意外的泄壓或長時間持荷導致的不安全性，以確保支架系統的安全。

圖6 自鎖液壓穿心式千斤頂結構圖

3 采用靜壓懸掛支架拆除連續梁橋

3.1 連續梁橋的拆除方法

連續梁橋的拆除方法通常需要采用架橋機或拆建一體機等，起重機安裝在獨立的支架或不需要拆除的橋梁結構上，如圖7 所示。本文以3 跨連續梁橋為例，介紹對1 ～4 號墩之間3 跨連續梁的拆除，拆除設備采用拆建一體機，拆建一體機共有4 條支腿，前支腿與后支腿支承在不需要拆除的橋梁結構上，中間2 條支腿支承在臨時搭建的支架上。整個拆除體系與待拆除橋梁完全隔離。

圖7 3 跨連續梁橋拆除示意圖

拆除后的梁段通過起重機小車吊運至1 號或4 號墩的外側，用運梁車運走。如圖8 所示，連續梁橋的拆除順序為：步驟1）拆除中跨合攏段，步驟2）逐個拆除邊跨合攏段，步驟3）對稱拆除2 號墩（或3 號墩）標準梁段，步驟4）拆除墩頂梁段。當中跨和邊跨合攏段拆除后，2 號墩、3 號墩將形成2 個獨立的T 形結構，此時每個墩的標準梁段均采用對稱拆除的方法進行逐段拆除。

圖8 連續梁橋拆除順序示意圖

3.2 拆除的工藝流程

1）中跨合攏段的拆除

中跨合攏段拆除時，靜壓懸掛支架采用扁擔抬吊的組合形式。

步驟1：在中跨合攏段區域的橋面頂板上開設吊具和靜壓支架的吊桿安裝孔，分別對應吊具和支架的吊桿位置。內側的8 個點對應靜壓支架的吊桿安裝孔，外側的4 個孔對應吊具的吊桿安裝孔，如圖9 所示。

圖9 合攏段支架、吊具吊桿安裝孔位布置圖

步驟2：安裝起重機吊具，用4 根吊桿穿過外側4個孔位將吊具與梁段連接，吊桿的上下兩端用螺母固定。安裝靜壓懸掛支架，將8 個支承架安裝在內側的8 個孔位，2 根托梁順橋向安裝于支承架；用4 根短吊桿穿過支承架將靜壓支架與標準梁段連接在一起，吊桿上端用螺母固定于托梁，吊桿下端用螺母固定在標準梁的頂板上；用4 根長吊桿將靜壓支架與中跨合攏段連接在一起，吊桿上端用4 個自鎖液壓穿心式千斤頂安裝于支架頂部，下端用墊梁和螺母將梁段鎖住。調整液壓千斤頂將4 根吊桿鎖緊并均勻承受預拉力；為方便合攏段的取出，繩鋸（或盤踞）鋸切的切口呈倒梯形，即頂板寬、底板窄狀，如圖10 所示。

圖10 靜壓懸掛支架安裝示意圖

步驟3：同步加載液壓千斤頂，千斤頂液壓缸活塞桿伸長，連接合攏段的吊桿向上運動，將合攏段頂升脫離橋梁，如圖11 所示。

圖11 合攏段吊桿動作示意圖

步驟4：加載起重機吊具，卸載液壓千斤頂，進行體系轉換，將靜壓支架的受力轉換到起重機上；拆除短吊桿下端的4 個螺母，將支架的托架臨時鎖緊在吊具的胎架上，并用起重機吊具將合攏段及支架吊離拆除區域，如圖12 所示。

圖12 起重機吊離合攏段及支架示意圖

步驟5：將合攏段用起重機吊運到1 號墩或4 號墩外側的運梁車，拆除吊具與靜壓支架，合攏段從橋上運走，吊具與靜壓支架周轉使用，如圖13 所示。

圖13 合攏段裝車轉運示意圖

2）邊跨合攏段的拆除

邊跨合攏段拆除時，靜壓懸掛支架采用扁擔抬吊的組合形式。

步驟1：在邊跨合攏段區域的橋面頂板上開設吊具和靜壓支架的吊桿安裝孔，分別對應吊具和靜壓支架的吊桿位置。內側布置6 個點對應靜壓支架的吊桿安裝孔，外側的4 個孔對應吊具的吊桿安裝孔，如圖14所示。

圖14 邊跨合攏段支架、吊具吊桿安裝孔位布置圖

步驟2：安裝起重機吊具，用4 根吊桿穿過外側4個孔位將吊具與梁段連接在一起，吊桿的上下兩端用螺母固定。安裝靜壓懸掛支架，8 個支承架安裝在相鄰橋跨梁的邊緣及內側的6 個孔位，2 根托梁順橋向安裝于支承架；用2 根短吊桿穿過支承架將靜壓支架與標準梁段連接在一起，吊桿上端用螺母固定于托梁，吊桿下端用螺母固定在標準梁的頂板上；用4 根長吊桿將靜壓支架與中跨合攏段連接在一起，吊桿上端用4個自鎖液壓穿心式千斤頂安裝在支架頂部，下端用墊梁和螺母將合攏段鎖住；調整液壓千斤頂將4 根吊桿鎖緊并均勻承受一定預拉力；為方便合攏段的取出，繩鋸（或盤踞）鋸切切口呈倒梯形，即頂板寬、底板窄，如圖15 所示。

圖15 邊跨合攏段靜壓懸掛支架安裝布置圖

步驟3：同步加載液壓千斤頂，千斤頂液壓缸活塞桿伸長，連接合攏段的吊桿向上運動，將合攏段頂升脫離橋梁，如圖16 所示。

圖16 邊跨合攏段吊桿動作示意圖

步驟4：加載起重機吊具，卸載液壓千斤頂，進行體系轉換，將靜壓支架的受力轉換到起重機上；拆除短吊桿下端的2 個螺母，將支架的托架臨時鎖緊在吊具的胎架上，用起重機吊具將合攏段及支架一并吊離拆除區域，如圖17 所示。

圖17 起重機吊離邊跨合攏段及支架示意圖

步驟5：將梁段用起重機吊運到1 號墩或4 號墩外側的運梁車，拆除吊具與靜壓支架，梁段從橋上運走，吊具與靜壓支架周轉使用，如圖18 所示。

圖18 邊跨合攏段裝車轉運示意圖

3）標準梁段的拆除

2 號墩或3 號墩的標準梁段采用兩端對稱拆除，當標準梁拆除時，靜壓懸掛支架采用懸臂梁式的組合形式。

步驟1：選擇對稱標準梁段進行同步拆除。如圖19所示，S9 與N9 對稱同步拆除，S8 與N8 對稱同步拆除，以此類推，直到S1 與N1 對稱同步拆除完成。

圖19 標準梁段拆除流程示意圖

步驟2：在待拆除標準梁段區域的橋面頂板上開設吊具和靜壓支架吊桿的安裝孔，內側的8 個點對應靜壓支架吊桿的安裝孔，外側的4 個孔對應吊具吊桿的安裝孔，如圖20 所示。

圖20 標準梁段支架、吊具吊桿安裝孔位布置圖

步驟3：安裝起重機吊具，用4 根吊桿穿過外側的4 個孔位將吊具與梁段連接在一起，吊桿的上下兩端用螺母固定。安裝靜壓懸掛支架，8 個支承架安裝在內側的8 個孔位上，2 根托梁順橋向安裝于支承架；用4 根短吊桿穿過支承架將靜壓支架與未拆標準梁段連接在一起，吊桿上端用螺母固定于托梁，吊桿下端用螺母固定在標準梁的頂板上；用4 根長吊桿將靜壓支架與待拆標準梁段連接在一起，吊桿上端用4 個自鎖液壓穿心式千斤頂安裝于支架頂部，下端用墊梁和螺母將合攏段鎖住。調整液壓千斤頂將4 根吊桿鎖緊并均勻承受一定預拉力；然后繩鋸（或盤踞）進行鋸切，如圖21 所示。

圖21 標準梁段靜壓懸掛支架安裝布置圖

步驟4：加載起重機吊具，卸載液壓千斤頂，進行體系轉換，將靜壓支架的受力轉換至起重機；拆除短吊桿下端的4 個螺母，將支架的托架臨時鎖緊在吊具的胎架上，用起重機吊具將合攏段及支架一并吊離拆除區域，如圖22 所示。

圖22 起重機吊離標準梁段及支架示意圖

步驟5：將梁段用起重機吊運至1 號墩或4 號墩外側的運梁車，拆除吊具與靜壓支架，梁段從橋上運走，吊具與靜壓支架周轉使用，如圖23 所示。

圖23 標準梁段裝車轉運示意圖

4）墩頂梁段的拆除

由于墩頂梁段支撐在橋梁墩身上，穩定性好，不需要靜壓懸掛支架輔助，直接用起重機進行分塊拆除吊裝即可，在此不作贅述。

4 結語

采用靜壓懸掛支架輔助起重機吊裝的方法對某老舊連續梁橋進行安全高效地拆除，取得了良好經濟效益和社會效益，有效解決了連續梁橋常規拆除方法的局限性，提高了橋梁拆除的安全性，對類似橋梁拆除工程具有一定的參考價值。