華南快速赤沙跨線橋拆除SPMT模塊車技術應用分析

曾曉明

（廣州市廣州工程建設監理有限公司，廣東 廣州 510075）

0 引言

華南快速赤沙跨線橋為普通鋼筋混凝土現澆箱梁，箱梁梁高1.4m，頂板寬9m，底板寬3.5m，為單箱單室結構。本次拆除的為橫跨華南快速的4 跨，為解決占道施工期間華南快速路的交通壓力，采用SPMT 模塊車快速移除方案。

1 馱運系統的構成

馱運系統由SPMT 模塊車組、馱運支架組成。

1.1 SPMT 模塊車

3m 自行式模塊運輸車是一種專利高端重型工程運輸裝備，主要由動力模塊、二軸線、三軸線、四軸線、六軸線模塊組成，擁有柴油和電動兩大動力平臺以及軸線總質量40t 和48t 兩大類產品，可將每個單體進行多種方式的橫向與縱向組合拼接，并可以通過遙控操作達到液壓同步行駛和升降，能夠進行負載長距離行駛。本次采用SPMT 模塊車由4 軸線/6 軸線車板、PPU（動力控制模塊）及無線控制器三部分組成[1]。動力模塊單元（PPU）技術參數如表1 所示，4 軸線模塊車技術參數如表2、表3 所示。

表1 動力模塊單元（PPU）技術參數

表2 4 軸線模塊車技術參數（一）

表3 4 軸線模塊車技術參數（二）

經計算，最大梁段重約300t，采用16 軸線模塊車進行馱運，共4 個4 軸線模塊車、2 個PPU，分成4 組，模塊車組平面布置如圖1 所示。

1.2 模塊車行駛安全評價

1.2.1 運輸穩定性校核

以梁體頂面中心位置（假想重心）驗算穩定角，梁頂至地面高度7.7m。根據模塊車的配置，得到重心位置與四點穩定區域的關系如圖2 所示。

分3 種情況進行計算。

（1）最初始狀態。

穩定角：α1=arctan（1.4/7.7）=10.3°＞7°。

（2）模塊車抬升至最高狀態。模塊車調整至1.5m的高度進入箱梁底部，最高可抬升1.7m。此時穩定角：α2=arctan（1.4/7.9）=10.0°＞7°。

（3）馱運狀態模塊車存在30cm 的高差。模塊車馱運狀態的高度為1.5m，當AB 兩端抬升20cm 時對穩定角影響最大。

則對應的L 值：1.4×cos（arcsin（0.3/7.7））=1.3。

穩定角最小值：arctan（1.3/7.7）=9.6°＞7°。

綜上所述，梁體移運過程是穩定的。

1.2.2 牽引力校核

移運梁體A 節段最重，約305t，支架重約56t，車重為4.5×16+8=80。4 臺4 軸線模塊車共4 個牽引軸。

車梁總重：305+56+80=441t。

摩擦阻力：441×5%=22t。

SPMT 最大牽引力：12t× 4=48t。

牽引力安全倍數=48/22=2.2 倍。

考慮4%的坡度時計算結果如下。

總的阻力：22+441×sin（arctan0.04）=39.6t。

牽引力安全倍數：48/39.6=1.2 倍，滿足要求。

1.2.3 地基承載力校核

車梁總重441t，模塊車平面尺寸為11.13m×5.6m，考慮超重系數1.05 及沖擊系數1.05，基底面的承載力如下。

P=4410×1.05×1.05/11.13/5.6=78kPa。

地基基礎壓實至90kPa，滿足模塊車行走要求。

16 軸模塊車系統安全評價滿足要求。

1.3 馱梁支架

馱運支架由321 型貝雷片及型鋼組成，馱運支架頂部設梁體限位裝置及梁體塞墊找平鋼板。根據梁底凈空不同，分I 型馱梁支架和II 型馱梁支架2 種。馱運系統在存梁場地內分層組拼[2]。

下文以I 型馱梁支架為例說明，馱梁支架下層為4組單層雙排貝雷梁，長15m，與模塊車垂直，沿縱橋向布置，每組貝雷梁間距1.4m。中層為4 組單層雙排貝雷梁，長6m，與模塊車平行，沿橫橋向布置，貝雷梁間距4m、3m、4m。上層為4 組單層雙排貝雷梁，長15m，與模塊車垂直，沿縱橋向布置，每組貝雷梁間距1.4m。三層貝雷梁之間用U 型箍固定連接。上層貝雷梁上設置頂層分配梁，采用I25a 型鋼，沿梁體分塊切割線兩側，各布置一條，長5m。頂層分配梁上設置楔形方木、塞墊鋼板及限位塊。楔形方木按梁底坡度設置，平面尺寸為0.3m×0.3m，模塊車頂緊梁體后，利用3mm、5mm、1cm的鋼板條抄實。在梁體腹板外側設置梁體限位塊，防止梁體滑移，限位塊由I20a 焊接成L 型，下端通過螺栓與頂層分配梁連接，側面通過鋼板塞實貼緊[3]。I 型馱運系統布置如圖3 所示。

1.4 馱運支架安全評價

1.4.1 材料特性

321 型貝雷片，材質16Mn 鋼，彈性模量為2.06×106MPa，貝雷梁幾何特性如表4 所示。

表4 貝雷梁幾何特性

分配梁采用Q235a 鋼材，彈性模量為2.06×106MPa，容許應力215MPa。

1.4.2 荷載條件

本設計所考慮的荷載條件如下。

（1）恒載。

貝雷梁吊架自身恒載：單片貝雷梁加連接系按300kg/片計。

（2）梁重。

A、B、C、D 四個節段中，A 節段梁最長最重，本次馱梁支架計算以A 節段運輸控制，混凝土塊重度按2.6t/m3考慮。考慮超方系數1.1，不均勻荷載系數1.1。

1.4.3 內力變形控制

貝雷梁的容許內力如表5 所示。

表5 貝雷梁容許內力

根據《鋼結構設計規范》3.5.1 節，主梁或桁架的撓度容許值為L/400，L 為受彎構件的跨度，對懸臂梁而言為懸伸長度的2 倍。

1.4.4 I 型貝雷片驗算結果。

根據貝雷片性能參數，利用I 字型等效截面建立計算模型，得貝雷片彎矩、剪力、變形計算結果如表6所示。

表6 I 型貝雷片結構驗算

貝雷片滿足內力、變形要求。

1.4.5 Ⅱ型貝雷片驗算結果。

根據貝雷片性能參數，利用Ⅰ字型等效截面建立計算模型，得貝雷片彎矩、剪力、變形計算結果如表7所示。

表7 Ⅱ型貝雷片結構驗算

貝雷片滿足內力、變形要求。

最終結論：馱運支架系統安全評價滿足要求。

2 梁體切割

馱運系統在梁底按梁段自重荷載對梁段進行預頂，采用鏈式切割機對沿設計切割線梁段快速切割。每節段梁體保證2h 內切割完成。

3 梁體移運

梁體切割完成后采用SPMT 模塊車進行移運，施工流程為模塊車就位預頂→正式頂升→梁體馱運。

（1）模塊車就位預頂，為保證各組之間模塊車的軸壓基本一致，在正式頂升之前，應進行試頂升。具體操作步驟如下：①模塊車單車運行，在橋下精確定位；②調節模塊車高度，使馱運系統接近頂緊；③觀察馱梁系統與梁底的接觸情況，對個別空隙較大的支撐點上楔鋼板進行調節，使間隙控制在2mm 以內；④連接油壓管線使模塊車懸掛分組形成4 點支撐，按80%的載荷控制油壓進行試頂升，觀察各分組油壓差，超過3MPa 則卸載并在油壓較低的分組支撐上墊薄木板，再次頂升，反復幾次后調節各組油壓差在3MPa 以內；⑤按100%載荷控制油壓進行預頂[4]。

（2）正式頂升，將梁體切割完成后，利用模塊車同步頂升梁體20cm，使其與橋墩脫離。采取分級頂升的方式，分別為1cm、5cm、10cm、15cm、20cm，將頂升速度控制在20～50mm/min 之間。

正式頂升時，須按下列程序進行：①操作。按預設荷載進行加載和頂升。②觀察。各個觀察點應及時反映測量情況。③測量。各個測量點應認真做好測量工作，及時反映測量數據。④校核。數據報送至現場領導組，比較實測數據與理論數據的差異。⑤分析。若有數據偏差，有關各方應認真分析并及時進行調整。⑥決策。認可當前工作狀態，并決策下一步操作[5]。

（3）梁體馱運，提前根據現場條件設計模塊車移運路徑，然后按移運路徑行駛至存梁場地。

4 結語

（1）采用SPMT 模塊車拆除方案，整跨箱梁可整體一次性拆除。無須分批拆除，減少了占道施工的時間，解決交通疏解的難題，降低對交通影響。

（2）由于SPMT 模塊車是整體馱運切割運輸，更安全平穩和快速。

（3）節約了占道交通疏解的費用支出，同時減少對華南快速運行的影響，取得較好的社會效益。