舊橋拆除施工技術及吊裝過程有限元分析

周岐文 賈潤枝 蘇志曄 薛亢亢 宋軍

1.山東省公路工程技術研究中心有限公司，中國·山東 濟南 250102

2.山東省路橋集團有限公司，中國·山東 濟南 250021

3.山東交通學院交通土建工程學院，中國·山東 濟南 250357

1 引言

麻涌大橋為一座公路橋梁，1990年竣工通車，上跨麻涌水道，該水道為五級航道，上游側緊鄰廣州港貨運鐵路橋。根據麻涌大橋舊橋圖紙，橋梁全長337.18m，雙向雙車道，設計通航凈寬65m，橋跨組合為2×32.7m簡支T梁+32.7mT構（其中半跨掛梁16.08m）+65.24mT構（其中半跨掛梁32m）+65.24mT構（其中半跨掛梁32m）+32.7mT構（其中半跨掛梁16.08m）+2×32.7m簡支T梁，橋面寬12.4m，兩側人行道寬度各1.5m，該橋目前總體技術狀況等級為C級，擬對舊橋拆除重建。

本橋拆除施工中箱梁的吊裝使用4臺35t移動式橋面吊機，每小塊箱梁采用2臺吊機共同起吊，起吊過程中有信號工統(tǒng)一指揮，確保卷揚機同時啟動或停止。吊機結構為鋼桁架結構，起重設備為5t卷揚機和滑車組；吊機安裝在要拆除的節(jié)塊的后一節(jié)段，并且桁架底部采用I25雙拼工字鋼配合φ32精軋螺紋鋼對拉固定，確保桁架的整體穩(wěn)定性。

2 橋面吊機安裝

橋面吊機安裝利用25t汽車吊配合在橋面拼裝。

第一步：測量先根據切割塊中心位置定出橋面吊機吊點的位置，然后根據吊點的位置定出吊機的位置和錨點的位置。

第二步：分片拼裝連接底座，橋面吊機采用錨栓與箱梁連接，錨栓為φ32mm精軋螺紋鋼。橋面吊機移動到位后，用鋼板將吊機底座墊平，根據在橋面板上定出的錨點位置，用φ40mm 鉆機開孔，穿入錨桿，先錨好箱梁內錨桿，然后在橋面用扭力扳手對錨桿錨栓進行旋緊張拉（旋緊產生的拉力約10t），并旋緊錨栓，使之將吊機底座與箱梁頂板完全錨緊[1]。

2.1 T梁切割提運

麻涌公路舊橋T梁拆除從麻涌河南岸向北岸依次進行，利用舊橋進行T梁轉運。每跨5片，切割順序先從靠鐵路一側開始，切割一片，提運一片，切割時在T梁的邊梁外側順橋向切割，切割線距離翼板邊緣60cm，使邊梁頂板兩端對稱，這樣有利于吊裝、運輸、存放及破碎，切割完之后并且立即用枕木在橫隔板及翼板施加臨時支撐進行加固。

引橋T梁及主橋32/16m掛梁拆除順序為：施工測量放線（吊裝孔位置及切割線位置）→吊裝孔施工→架橋機就位（通過吊裝孔安裝吊具）→切割橋面板及掛梁之間橫隔梁→對稱吊裝拆除掛梁→掛梁轉運。

橋面板及掛梁整體切割采用蝶式切割機先進行縱、橫向切割，每段設置4個吊裝孔，切割沿1#梁和2#梁中軸線位置進行，先切斷橋面板，再切斷橫隔板[2]。

掛梁拆除順序以對稱平衡施工為原則，拆除順序為先邊梁后中梁，即1#梁→5#梁→4#梁→2#梁→3#梁。

單片32mT梁重112t，擬采用一臺180t/40m架橋機進行吊裝拆除，1臺運梁車轉運至破碎廠地集中破碎。

T梁切割應嚴格按照測量放線進行，采用紅色油漆標識。

T梁切割完成后使用架橋機提運拆除。具體流程如下：

第一步：捆綁鋼絲繩。

第二步：提升T梁，使其脫離原位置。

第三步：將T梁整體調運至運梁車上，并做好臨時支撐措施，運輸至指定位置破除。

2.2 梁的卸車及破碎

T梁通過運梁車運到指定的破碎區(qū)進行破除，破碎區(qū)采用兩臺100T吊車進行T梁卸車存放，采用兩臺PC350炮機進行T梁破碎。

3 分析方法及模型簡述

橋面吊機吊裝過程模擬利用midas軟件進行空間桿單元模擬，鋼主梁、鋼橫梁、扁擔梁及鋼帶均采用桿單元模擬，千斤頂、錨栓及與16號混凝土段接觸部分按彈性連接進行模擬，其中不存在受拉的連接采用僅受壓模式模擬。

鋼主梁采用4片間距17cm的55a型工字鋼（Q235材質），鋼橫梁及扁擔梁均采用40a型工字鋼（Q235材質），鋼帶為25*180型鋼帶（Q345）材質。其中，分析模型如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 吊裝方案模型

圖2 鋼主梁應力（單位：MPa）

圖3 位移結果（單位：mm）

鋼帶依據施工方提供的技術資料，單根鋼帶可支持130t拉力，拆除梁段考慮混凝土和鋼結構總重為209t，模型中考慮施工階段動荷載效應、橫橋向荷載偏載效應、施工期間臨時荷載等系數(shù)后，單根鋼帶吊裝按80t進行考慮，同時與自重工況進行組合。鋼帶安全度可滿足使用要求[3]。

4 主要分析結論

4.1 鋼主梁分析結果

根據上述分析結果，鋼主梁應力最大值為120.1MPa，鋼主梁最大豎向位移為3.7mm，均可滿足使用要求。

4.2 鋼橫梁分析結果

鋼橫梁應力、位移分析數(shù)據是鋼橫梁應力最大值為137.5MPa，鋼橫梁最大豎向相對位移為2.3mm，均可滿足使用要求。

4.3 扁擔梁分析結果

根據計算分析，扁擔梁應力最大值為72.3MPa，扁擔梁最大豎向相對位移為1.1mm，均可滿足使用要求。

5 結論

論文通結合工程實際，闡述了舊橋拆除的基本步驟，結合Midas有限元分析了結構的應力情況。研究結果表明，鋼主梁應力最大值為120.1MPa，鋼主梁最大豎向位移為3.7mm，鋼橫梁應力最大值為137.5MPa，鋼橫梁最大豎向相對位移為2.3mm，扁擔梁應力最大值為72.3MPa，鋼橫梁最大豎向相對位移為1.1mm，均可滿足規(guī)范使用要求。