采用靜壓懸掛支架拆除連續(xù)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(fā)展，大量橋梁處于超負荷使用狀態(tài)，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(xiàn)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(xù)梁橋拆除常規(guī)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(xù)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?lián)?，并產生較大沖擊載荷。受預應力衰減情況影響，橋梁的下?lián)狭考皼_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(xiàn)場不一定具備這樣的條件。

由此可見，常規(guī)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?lián)狭坎⑽諞_擊載荷，待橋梁穩(wěn)定后再交由起重機進行吊裝，采用這種方法拆除連續(xù)梁橋，可以安全、便捷地實現(xiàn)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(tǒng)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?lián)?，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?lián)蠈⑷渴┘佑谄鹬貦C，尤其是合攏段切除時橋梁的整體下?lián)狭烤哂胁淮_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?lián)虾蜎_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?lián)喜粫ζ洚a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(xù)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(qū)域。

3）液壓系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)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(wěn)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(xié)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(tǒng)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(tài)，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(tài)，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(tài)，如圖4a 所示；在靜壓懸掛支架完全卸載后，吊具繼續(xù)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(qū)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(tǒng)多功能設計確保梁段安全拆除

如圖5 所示，液壓系統(tǒng)的工作原理是：1）通過系統(tǒng)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(tài)下可通過平衡閥實現(xiàn)自鎖，避免下滑；即便出現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(xù)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(tǒng)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(xù)梁橋

3.1 連續(xù)梁橋的拆除方法

連續(xù)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(xù)梁橋為例，介紹對1 ～4 號墩之間3 跨連續(xù)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(xù)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(xù)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(xù)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(qū)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(qū)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(qū)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??；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(qū)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(qū)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(qū)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(wěn)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(xù)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(xù)梁橋常規(guī)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。