盛雅楠,陳丹丹
(中交路橋華東工程有限公司,上海市201203)
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)
(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)。
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
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
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。
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
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。
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
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
(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。