連續(xù)梁拆橋掛籃設(shè)計(jì)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(jiǎn)介

京泰大橋老橋是跨越新通揚(yáng)線運(yùn)河的航道橋梁，位于泰州火車站站前廣場(chǎng)的正前方約500 m。老橋于2004年按五級(jí)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(jí)為三級(jí)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?yàn)?8.5 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(shí)心墩；承臺(tái)為低樁承臺(tái)，承臺(tái)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(diǎn)分析

（1）老橋跨越新通揚(yáng)運(yùn)河，運(yùn)河水上交通繁忙，每天封航時(shí)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(shí)施工的關(guān)鍵。

（2）主跨跨度大，達(dá)60 m，拆除時(shí)梁體懸臂大，對(duì)橋梁下方航運(yùn)安全構(gòu)成威脅，中跨腹板分片整體切割吊裝難度高，機(jī)械作業(yè)面少，風(fēng)險(xiǎn)較大。如何在有限的作業(yè)面簡(jiǎn)化施工，降低難度是本次施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（3）靜力切割[3]后的梁體的固定和下放時(shí)動(dòng)力如何提供，是本次施工難點(diǎn)。

3 拆橋掛籃設(shè)計(jì)

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(diǎn)間距均為5.3 m，總長(zhǎng)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(jí)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(diǎn)→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(shí)前支座在軌道頂面滑行，聯(lián)結(jié)于主構(gòu)架后節(jié)點(diǎn)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(tái)JM-5噸電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)繞線12道。掛籃拆橋一邊配置2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)，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(gè)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(shí)的工況相同，從而能保證主跨箱梁懸臂切割時(shí)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(shí)際吊裝重量表

4 拆橋掛籃驗(yàn)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(shí)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(shí)的施工工況，其中1#塊為重量最重74.09 t的塊段?，F(xiàn)分析掛籃結(jié)構(gòu)應(yīng)力及變形情況。

強(qiáng)度組合：1#塊段重量+懸臂掛籃重量+沖擊動(dòng)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?jiǎn)卧Ｐ瓦M(jìn)行建模。結(jié)果計(jì)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(jì)算結(jié)論

利用Midas有限元對(duì)掛籃在不同施工工況下受力情況進(jìn)行了模擬，并對(duì)拆橋掛籃結(jié)構(gòu)從強(qiáng)度、剛度、豎向位移、支反力及穩(wěn)定性等方面進(jìn)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(shí)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(jì)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(xiǎn)，保證箱梁切割過程中的穩(wěn)定性。然后啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)使吊具持力，然后再進(jìn)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(chǔ)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(dòng)，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(gè)切割斷面。合龍段有兩個(gè)切割斷面，兩個(gè)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(kuò)大，塊段會(huì)慢慢下墜，易造成卡繩，需要及時(shí)同步調(diào)整2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)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(yáng)機(jī)為吊裝動(dòng)力，將切割橋梁4點(diǎn)固定，然后進(jìn)行切割；切割后的橋梁為整體模塊，方便運(yùn)輸，解決了在有限的封航時(shí)間，完成既有的拆除任務(wù)的難點(diǎn)。

（2）拆除一塊后，橋梁拆除設(shè)備后退移動(dòng)一定距離，繼續(xù)下一步拆除。因此操作簡(jiǎn)便，拆除效率高，拆除施工安全可靠，降低了施工難度，簡(jiǎn)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(yùn)輸方便，節(jié)省了垃圾的運(yùn)輸成本。