連續梁拆橋掛籃設計與應用

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年按五級航道標準建設，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變截面預應力混凝土連續箱梁[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成威脅，中跨腹板分片整體切割吊裝難度高，機械作業面少，風險較大。如何在有限的作業面簡化施工，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 拆橋掛籃設計

3.1 拆橋掛籃結構形式

拆橋掛籃由主桁系統、錨固系統、行走系統、起重系統等，見圖3、圖4。

圖3 拆橋掛籃布置側視圖

圖4 拆橋掛籃后斷面布置圖（單位：cm）

（1）主桁系統

主桁架是拆橋掛籃[4]的主要受力結構，由2榀菱形主桁架、橫向聯結系組成。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式結構[5]，節點通過箱體采用銷軸聯結。橫向聯結系設于兩榀主桁架的豎桿上，其作用是保證主桁架的橫向穩定。

（2）錨固系統

錨固系統設在2榀主桁架的后節點上，共2組，每組錨固系統包括后錨扁擔梁及后錨桿。其作用是平衡拆除箱梁時產生的傾覆力矩，確保拆橋掛籃的施工安全。設置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。

錨固系統的傳力途徑為：主桁架后節點→后錨扁擔梁→后錨桿→混凝土箱梁。

（3）行走系統

走行系統包括墊梁、軌道、前支座、后支座、牽引設備。拆橋掛籃走行時前支座在軌道頂面滑行，聯結于主構架后節點的后支座反扣在軌道翼緣下并沿翼緣行走。

（4）起重系統

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輪結構，見圖5。

圖5 拆橋掛籃定滑輪組

起重吊具（動滑輪組）采用6輪結構，見圖6。

圖6 拆橋掛籃起重吊具（動滑輪組）

鋼絲繩[6]從前上橫梁上的導向輪經過，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

橫向切割線一般設置在每個懸澆節段線前方不小于50 cm處，不破壞此節段里的縱向預應力錨固端，使剩余節段箱梁的縱向預應力體系狀態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構穩定，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

根據上述箱梁塊段的吊裝重量控制為75 t，考慮到沖擊荷載1.1倍系數和腹板不同時割斷的不均衡荷載系數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，拆橋掛籃的主體結構采用掛籃主桁架結構。

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。現分析掛籃結構應力及變形情況。

強度組合：1#塊段重量+懸臂掛籃重量+沖擊動力附加系數。

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程序建立拆橋設備模型，選取掛籃整體結構建立三維梁單元模型進行建模。結果計算模型見圖9。

圖9 主跨拆橋掛籃Mida s三維模型

4.3 結構計算結論

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，并對拆橋掛籃結構從強度、剛度、豎向位移、支反力及穩定性等方面進行了分析[2]，最后得出如下結論，拆橋掛籃結構能夠滿足規范及實際要求，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

根據設計圖的位置，準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；在吊具兩側再設置2根精軋螺紋鋼保險，保證箱梁切割過程中的穩定性。然后啟動卷揚機使吊具持力，然后再進行提吊切割作業，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構不受擾動，保證主橋整體結構穩定，翼緣板拆除采用金剛石靜力切割設備切割。

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，需要及時同步調整2臺卷揚機預吊力的大小，見圖11。

圖11 合龍段切割完成后下放

6 結語

（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的難點。

（2）拆除一塊后，橋梁拆除設備后退移動一定距離，繼續下一步拆除。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，節省了垃圾的運輸成本。