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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量橋梁處于超負(fù)荷使用狀態(tài)，橋梁的壽命大幅縮減。由于早期預(yù)應(yīng)力橋梁受施工工藝所限，質(zhì)量存在缺陷，預(yù)應(yīng)力筋在長(zhǎng)期使用過程中銹蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致橋梁提前老化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，故橋梁拆除項(xiàng)目越來越多。圖1 為某老舊橋梁拆除后斷面顯示的預(yù)應(yīng)力情況，可見其預(yù)應(yīng)力管道孔隙率較大，預(yù)應(yīng)力筋銹蝕情況也較嚴(yán)重。

圖1 老舊橋梁拆除后的預(yù)應(yīng)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(jī)上，再利用繩鋸將梁段切斷，切割掉的梁段用起重機(jī)吊離；二是將待切割梁體下方搭設(shè)支架對(duì)梁體進(jìn)行支撐，再利用繩鋸將梁體切割分段，最后用起重機(jī)吊離切割下來的梁段。

由于老舊連續(xù)梁橋使用時(shí)間較長(zhǎng)，其體內(nèi)預(yù)應(yīng)力衰減情況具有不確定性，采用第1 種拆除方法的危險(xiǎn)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(huì)突然下?lián)希a(chǎn)生較大沖擊載荷。受預(yù)應(yīng)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(dú)由起重機(jī)進(jìn)行吊裝，往往會(huì)危及到起重機(jī)的安全；如果采用第2 種方法在梁體下方搭設(shè)支架，則成本高，施工周期長(zhǎng)，且現(xiàn)場(chǎng)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(shè)置靜壓懸掛支架，能在橋梁切斷的瞬間補(bǔ)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(jī)進(jìn)行吊裝，采用這種方法拆除連續(xù)梁橋，可以安全、便捷地實(shí)現(xiàn)橋梁的拆除。

1 靜壓懸掛支架的基本結(jié)構(gòu)與功能

1.1 靜壓懸掛支架裝置的結(jié)構(gòu)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(gè)支撐體系，將正在拆除的梁段臨時(shí)支撐在未拆除的橋梁結(jié)構(gòu)上。

圖2 靜壓懸掛支架結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 靜壓懸掛支架裝置的功能

在拆除合攏段時(shí)，靜壓懸掛支架錨固于合攏段兩側(cè)未拆除的橋梁，拆除前合攏段應(yīng)預(yù)先掛載在托架上，合攏段切斷后通過靜壓懸掛支架與兩側(cè)未拆除的橋梁仍為一個(gè)整體，一起下?lián)希⒂伸o壓懸掛支架承受合攏段產(chǎn)生的沖擊載荷。

如果未設(shè)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(jī)，尤其是合攏段切除時(shí)橋梁的整體下?lián)狭烤哂胁淮_定性，會(huì)危機(jī)起重機(jī)的安全。設(shè)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(jié)構(gòu)后經(jīng)體系轉(zhuǎn)化，再交由起重機(jī)對(duì)梁段進(jìn)行吊裝運(yùn)輸。

1）防止梁段切斷瞬間橋梁下?lián)虾蜎_擊載荷對(duì)起重機(jī)的影響

與起重機(jī)不同，靜壓懸掛支架安裝于橋梁上部結(jié)構(gòu)，與橋梁結(jié)構(gòu)固結(jié)為一體；橋梁上部結(jié)構(gòu)的下?lián)喜粫?huì)對(duì)其產(chǎn)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(jī)吊具一體化設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)之后，需要將懸掛支架卸載并拆除，起重機(jī)吊具才能有空間繼續(xù)起升。由于此時(shí)缺少起重設(shè)備，如果單獨(dú)進(jìn)行拆除，會(huì)很費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，在起重機(jī)吊具設(shè)計(jì)上預(yù)留了托梁臨時(shí)擱置及固定的位置，支架完全卸載后，將支架與吊具固結(jié)在一起，一起吊離拆除區(qū)域。

3）液壓系統(tǒng)多功能設(shè)計(jì)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(yīng)具備以下功能：①在梁段切斷前，應(yīng)能精確控制預(yù)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(jī)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(shí)，合攏段兩側(cè)的切割面并不平整，很難保證起重機(jī)將合攏段順利吊離橋梁結(jié)構(gòu)，此時(shí)需要千斤頂協(xié)助將合攏段頂升脫離橋梁后再由起重機(jī)吊裝。

2 靜壓懸掛支架設(shè)計(jì)

2.1 靜壓懸掛支架組合形式

靜壓懸掛支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足同一套結(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)梁段3 種工況的要求，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。根據(jù)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(shí)采用的扁擔(dān)抬吊式，吊桿位于支承架之間，此時(shí)托梁處于簡(jiǎn)支狀態(tài)，如圖3a 所示；另一種是拆除標(biāo)準(zhǔn)梁段時(shí)采用的懸臂梁式，吊桿位于支承架的一側(cè)，此時(shí)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(jī)吊具一體化設(shè)計(jì)

在起重機(jī)吊具設(shè)計(jì)中預(yù)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(shí)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(jié)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(jī)吊具一體化設(shè)計(jì)示意圖

2.3 液壓系統(tǒng)多功能設(shè)計(jì)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(diào)整精確控制預(yù)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(diào)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(shí)現(xiàn)自鎖，避免下滑；即便出現(xiàn)意外下滑，還有機(jī)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(cè)液壓系統(tǒng)采用限壓設(shè)計(jì)，安全閥溢流壓力值調(diào)整為梁段質(zhì)量的1.3 倍（根據(jù)實(shí)際情況可調(diào)整）。當(dāng)沖擊載荷大于梁段質(zhì)量的1.3 倍時(shí)，無桿腔液壓油高壓溢流，吸收沖擊載荷的勢(shì)能，此時(shí)千斤頂回縮下降直到機(jī)械鎖死螺母鎖死，能最大限度地較少?zèng)_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(nèi)套、液壓缸外套、帶螺紋的活塞及鎖死螺母等。其中，空結(jié)構(gòu)允許吊桿穿過，可輔助支架精確控制切除前梁段的預(yù)提升力；在梁段切斷瞬間，吸收沖擊載荷的勢(shì)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(zhǎng)時(shí)間持荷導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jī)或拆建一體機(jī)等，起重機(jī)安裝在獨(dú)立的支架或不需要拆除的橋梁結(jié)構(gòu)上，如圖7 所示。本文以3 跨連續(xù)梁橋?yàn)槔?，介紹對(duì)1 ～4 號(hào)墩之間3 跨連續(xù)梁的拆除，拆除設(shè)備采用拆建一體機(jī)，拆建一體機(jī)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(jié)構(gòu)上，中間2 條支腿支承在臨時(shí)搭建的支架上。整個(gè)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(jī)小車吊運(yùn)至1 號(hào)或4 號(hào)墩的外側(cè)，用運(yùn)梁車運(yùn)走。如圖8 所示，連續(xù)梁橋的拆除順序?yàn)椋翰襟E1）拆除中跨合攏段，步驟2）逐個(gè)拆除邊跨合攏段，步驟3）對(duì)稱拆除2 號(hào)墩（或3 號(hào)墩）標(biāo)準(zhǔn)梁段，步驟4）拆除墩頂梁段。當(dāng)中跨和邊跨合攏段拆除后，2 號(hào)墩、3 號(hào)墩將形成2 個(gè)獨(dú)立的T 形結(jié)構(gòu)，此時(shí)每個(gè)墩的標(biāo)準(zhǔn)梁段均采用對(duì)稱拆除的方法進(jìn)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(shí)，靜壓懸掛支架采用扁擔(dān)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(shè)吊具和靜壓支架的吊桿安裝孔，分別對(duì)應(yīng)吊具和支架的吊桿位置。內(nèi)側(cè)的8 個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)靜壓支架的吊桿安裝孔，外側(cè)的4 個(gè)孔對(duì)應(yīng)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(jī)吊具，用4 根吊桿穿過外側(cè)4個(gè)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(gè)支承架安裝在內(nèi)側(cè)的8 個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)梁的頂板上；用4 根長(zhǎng)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(gè)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(diào)整液壓千斤頂將4 根吊桿鎖緊并均勻承受預(yù)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(zhǎng)，連接合攏段的吊桿向上運(yùn)動(dòng)，將合攏段頂升脫離橋梁，如圖11 所示。

圖11 合攏段吊桿動(dòng)作示意圖

步驟4：加載起重機(jī)吊具，卸載液壓千斤頂，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，將靜壓支架的受力轉(zhuǎn)換到起重機(jī)上；拆除短吊桿下端的4 個(gè)螺母，將支架的托架臨時(shí)鎖緊在吊具的胎架上，并用起重機(jī)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(jī)吊離合攏段及支架示意圖

步驟5：將合攏段用起重機(jī)吊運(yùn)到1 號(hào)墩或4 號(hào)墩外側(cè)的運(yùn)梁車，拆除吊具與靜壓支架，合攏段從橋上運(yùn)走，吊具與靜壓支架周轉(zhuǎn)使用，如圖13 所示。

圖13 合攏段裝車轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖

2）邊跨合攏段的拆除

邊跨合攏段拆除時(shí)，靜壓懸掛支架采用扁擔(dān)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(shè)吊具和靜壓支架的吊桿安裝孔，分別對(duì)應(yīng)吊具和靜壓支架的吊桿位置。內(nèi)側(cè)布置6 個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)靜壓支架的吊桿安裝孔，外側(cè)的4 個(gè)孔對(duì)應(yīng)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(jī)吊具，用4 根吊桿穿過外側(cè)4個(gè)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(gè)支承架安裝在相鄰橋跨梁的邊緣及內(nèi)側(cè)的6 個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)梁的頂板上；用4 根長(zhǎng)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(gè)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(diào)整液壓千斤頂將4 根吊桿鎖緊并均勻承受一定預(yù)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(zhǎng)，連接合攏段的吊桿向上運(yùn)動(dòng)，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(dòng)作示意圖

步驟4：加載起重機(jī)吊具，卸載液壓千斤頂，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，將靜壓支架的受力轉(zhuǎn)換到起重機(jī)上；拆除短吊桿下端的2 個(gè)螺母，將支架的托架臨時(shí)鎖緊在吊具的胎架上，用起重機(jī)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(jī)吊離邊跨合攏段及支架示意圖

步驟5：將梁段用起重機(jī)吊運(yùn)到1 號(hào)墩或4 號(hào)墩外側(cè)的運(yùn)梁車，拆除吊具與靜壓支架，梁段從橋上運(yùn)走，吊具與靜壓支架周轉(zhuǎn)使用，如圖18 所示。

圖18 邊跨合攏段裝車轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖

3）標(biāo)準(zhǔn)梁段的拆除

2 號(hào)墩或3 號(hào)墩的標(biāo)準(zhǔn)梁段采用兩端對(duì)稱拆除，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)梁拆除時(shí)，靜壓懸掛支架采用懸臂梁式的組合形式。

步驟1：選擇對(duì)稱標(biāo)準(zhǔn)梁段進(jìn)行同步拆除。如圖19所示，S9 與N9 對(duì)稱同步拆除，S8 與N8 對(duì)稱同步拆除，以此類推，直到S1 與N1 對(duì)稱同步拆除完成。

圖19 標(biāo)準(zhǔn)梁段拆除流程示意圖

步驟2：在待拆除標(biāo)準(zhǔn)梁段區(qū)域的橋面頂板上開設(shè)吊具和靜壓支架吊桿的安裝孔，內(nèi)側(cè)的8 個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)靜壓支架吊桿的安裝孔，外側(cè)的4 個(gè)孔對(duì)應(yīng)吊具吊桿的安裝孔，如圖20 所示。

圖20 標(biāo)準(zhǔn)梁段支架、吊具吊桿安裝孔位布置圖

步驟3：安裝起重機(jī)吊具，用4 根吊桿穿過外側(cè)的4 個(gè)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(gè)支承架安裝在內(nèi)側(cè)的8 個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)梁的頂板上；用4 根長(zhǎng)吊桿將靜壓支架與待拆標(biāo)準(zhǔn)梁段連接在一起，吊桿上端用4 個(gè)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(diào)整液壓千斤頂將4 根吊桿鎖緊并均勻承受一定預(yù)拉力；然后繩鋸（或盤踞）進(jìn)行鋸切，如圖21 所示。

圖21 標(biāo)準(zhǔn)梁段靜壓懸掛支架安裝布置圖

步驟4：加載起重機(jī)吊具，卸載液壓千斤頂，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，將靜壓支架的受力轉(zhuǎn)換至起重機(jī)；拆除短吊桿下端的4 個(gè)螺母，將支架的托架臨時(shí)鎖緊在吊具的胎架上，用起重機(jī)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(jī)吊離標(biāo)準(zhǔn)梁段及支架示意圖

步驟5：將梁段用起重機(jī)吊運(yùn)至1 號(hào)墩或4 號(hào)墩外側(cè)的運(yùn)梁車，拆除吊具與靜壓支架，梁段從橋上運(yùn)走，吊具與靜壓支架周轉(zhuǎn)使用，如圖23 所示。

圖23 標(biāo)準(zhǔn)梁段裝車轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)進(jìn)行分塊拆除吊裝即可，在此不作贅述。

4 結(jié)語

采用靜壓懸掛支架輔助起重機(jī)吊裝的方法對(duì)某老舊連續(xù)梁橋進(jìn)行安全高效地拆除，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(duì)類似橋梁拆除工程具有一定的參考價(jià)值。