淺談機(jī)械切割分段拆除簡支T梁橋技術(shù)應(yīng)用

彭開彥 李立

摘要 由于舊橋拆除無法爆破施工，為更好地進(jìn)行城鎮(zhèn)道路舊橋拆除工作，最大限度達(dá)到環(huán)保要求和安全標(biāo)準(zhǔn)。文章結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，重點(diǎn)探討了應(yīng)用機(jī)械切割分解并分段轉(zhuǎn)運(yùn)的方式，分別對拆除機(jī)械設(shè)備的選擇、整體工藝流程、施工前準(zhǔn)備、主要結(jié)構(gòu)物拆除技術(shù)、汽車吊作業(yè)工況驗(yàn)算、主梁拆除過程中下部結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算等多方面進(jìn)行分析。通過研究，應(yīng)用機(jī)械切割分解并分段轉(zhuǎn)運(yùn)的方式拆除舊橋的技術(shù)具有應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞 橋梁拆除;切割;穩(wěn)定性;結(jié)構(gòu)安全

中圖分類號(hào) U445.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）12-0065-03

收稿日期：2022-04-19

作者簡介：彭開彥（1984—），男，本科，從事道路與橋梁施工管理方面工作。

0 引言

隨著對道路通行等級要求越來越高，一些老舊橋梁已逐漸無法承擔(dān)現(xiàn)代物流與交通行業(yè)對通行的要求，同時(shí)也有部分老橋接近設(shè)計(jì)使用年限。有的因道路改擴(kuò)建，需要拆除重建;或因使用的安全因素而廢棄拆除。介于舊橋拆除施工項(xiàng)目本身的特殊性，尤其是早一些城鎮(zhèn)道路，處于環(huán)保要求或安全考慮，不能按照常規(guī)的爆破施工方式，因此應(yīng)用機(jī)械切割分解并分段轉(zhuǎn)運(yùn)的方式拆除舊橋，具有一定參考借鑒價(jià)值。

1 簡支T梁橋概況

某危橋項(xiàng)目，橋梁全長245.06 m，于1986年建成通車，上部結(jié)構(gòu)為12×20 m鋼筋混凝土簡支T形梁，橫向7片梁;下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級、掛-100，橋面全寬為11.18 m，單向雙車道。因近期檢測結(jié)果橋梁被評定為E類危橋，且該段道路需改擴(kuò)建，擴(kuò)為單向四車道。故對舊橋進(jìn)行拆除。

2 拆除機(jī)械設(shè)備的選擇

（1）切割設(shè)備：繩鋸、盤鋸。

（2）吊裝設(shè)備：汽車吊（25 t、50 t、100 t）。

（3）轉(zhuǎn)運(yùn)及破碎設(shè)備：平板載重貨車、破碎機(jī)。

3 整體工藝流程

交通管制→修筑施工便道→繩鋸切割拆除防撞墻→由中跨開始分別向邊跨拆除的順序（兩個(gè)作業(yè)面）對鉸縫進(jìn)行鑿除→將準(zhǔn)備拆除的橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，分解為單個(gè)梁→吊車調(diào)離梁體→現(xiàn)場初步分割→由運(yùn)輸車輛轉(zhuǎn)運(yùn)至指定地點(diǎn)破碎廢棄。

4 施工前準(zhǔn)備

4.1 手續(xù)完善

完善交通管制手續(xù)，實(shí)施交通管制。橋梁拆除前梳理橋上管線、標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等附屬設(shè)施，在征得管理單位同意便可進(jìn)行逐一拆除。交通管制后，用氧割對封閉區(qū)內(nèi)的標(biāo)牌、管線等進(jìn)行拆除，嚴(yán)禁在通行車道上方進(jìn)行拆除，防止墜物砸到通行車輛。

4.2 場地清理

施工便道修筑會(huì)影響到原有地貌，破壞部分已有結(jié)構(gòu)物。在施工前做好相關(guān)調(diào)查，并會(huì)同產(chǎn)權(quán)單位核定損壞面積及數(shù)量，以便在施工完成后恢復(fù)原貌。

4.3 設(shè)備作業(yè)便道

大型設(shè)備作業(yè)需要有足夠的操作空間，且橋梁本身已經(jīng)被定義為危橋，無法從橋上通過大型設(shè)備，需要考慮在靠近橋梁的位置修筑施工作業(yè)便道，且便道寬度需滿足設(shè)備作業(yè)需要。便道寬度12 m，長度與擬拆除橋梁匹配250 m。

5 主要結(jié)構(gòu)物拆除技術(shù)

對于橋梁的整體切割分解拆除，需考慮的主要因素為：吊車的起重能力與吊距、分解過程中橋梁自身穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)安全、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)道路交通情況。

5.1 護(hù)欄等附屬結(jié)構(gòu)拆除

護(hù)欄包括金屬欄桿、防撞墻等。首先用氣割拆除金屬欄桿，運(yùn)至指定地點(diǎn)進(jìn)行處理。查勘橋梁上有無其他管線，若發(fā)現(xiàn)不明確用途的管線應(yīng)及時(shí)與相關(guān)部門聯(lián)系，得到確切回復(fù)后方可處理。防撞墻拆除時(shí)先每隔3 m橫向切斷，采用一臺(tái)25 t的汽車吊均衡地吊在防撞墻的兩端，讓鋼絲繩受力（約2 t），用切割設(shè)備沿縱向?qū)⒎雷矇臉蝮w上分離開，將切割下來的節(jié)段吊裝到運(yùn)輸車?yán)镛D(zhuǎn)運(yùn)到指定的渣場集中破碎[1]，防撞墻拆除后可為后期的上部結(jié)構(gòu)拆除減輕荷載。

5.2 上部結(jié)構(gòu)簡支T梁拆除

橋梁上部結(jié)構(gòu)為簡支梁橋，橋跨之間為橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，直接采用繩鋸配合圓盤鋸切割橋面即可將T梁分割開。放出切割線位置，作出標(biāo)記。安設(shè)軌道采用盤鋸進(jìn)行切割使兩塊相鄰橋梁板分離。橫隔板或濕接縫處因?yàn)楹穸容^大，采用繩鋸切割分離即可，如圖1所示。

梁體采用鋼絲繩兜吊的方式，拆除T梁時(shí)由兩臺(tái)100 t汽車吊抬吊，兜吊位置為梁端附近1.5 m處，然后起吊。在便道一側(cè)提前碼放枕木用于支墊梁體，下放至便道臨時(shí)存放，因梁長20 m在便道上不方便運(yùn)輸，需在便道上用繩鋸將梁體分解為三段。

5.3 墩柱與蓋梁拆除

蓋梁具體分塊措施及拆除順序?yàn)椋簝?yōu)先將蓋梁中線處進(jìn)行切割，使其與左右兩個(gè)立柱分離，將蓋梁底面以下30 cm的墩柱位置斷開，采用鋼絲繩兜吊的形式將其起吊分離，經(jīng)現(xiàn)場初步分割后轉(zhuǎn)運(yùn)出場集中破碎處理。鋼絲繩捆綁蓋梁懸臂的變截面部分時(shí)，應(yīng)采取在蓋梁底面打孔穿粗鋼筋約束鋼絲繩、在蓋梁表面刻槽嵌入鋼絲繩等可靠措施確保鋼絲繩與蓋梁底面不滑脫，確保吊裝穩(wěn)定安全。剩下的墩柱部分采用繩鋸靠近水面進(jìn)行切割，立柱分割前可采取提前在立柱中心線上打吊裝孔的方式穿入鋼絲繩或者采取植入粗鋼筋、增加鋼抱箍等可靠方式進(jìn)行吊裝。

5.4 系梁與樁頭拆除

采用繩鋸切割先將系梁兩側(cè)切割，使其兩樁頭獨(dú)立，依次于水面下1 m處切割樁頭用鋼絲繩兜吊的形式將其起吊分離后轉(zhuǎn)運(yùn)出場集中破碎處理。為保證安全，在切割分離前需將鋼絲繩兜吊、吃力。對于處在水中的樁頭部分，考慮將繩鋸鏈條置于河床面以上的水下，主電機(jī)放置在水面以上的位置。在露出水面的部分打孔穿鋼棒作為起吊受力點(diǎn)，待水下切割完畢后吊起樁頭轉(zhuǎn)運(yùn)出場。

5.5 各構(gòu)造物分解情況分析

護(hù)欄：每3 m分段。主梁：每片主梁拆除放置于便道上，切割分解為3段，每段長度6.7 m，寬1.6 m。蓋梁：分解為兩段，單個(gè)節(jié)段長5.3 m，寬1.5 m。立柱：最高立柱6#墩，分解長度6.8 m，直徑1.1 m。系梁：長度4.5 m，寬1 m。樁基：最大切除長度1.5 m，直徑1.5 m。根據(jù)以上結(jié)構(gòu)物分解尺寸，擬采用車廂尺寸（7 200×2 294×1 000）mm的平板載貨汽車運(yùn)輸。一般城鎮(zhèn)道路交通狀況均可滿足所有構(gòu)件外運(yùn)需求。

6 汽車吊作業(yè)工況驗(yàn)算

6.1 吊重計(jì)算

采用2臺(tái)100 t吊車進(jìn)行T梁吊裝，負(fù)荷按照平均分配計(jì)算，即單機(jī)承擔(dān)箱梁重量的一半，最重的邊梁重量約28 t，一半則為14 t。計(jì)算時(shí)以14 t計(jì)。

考慮捆綁鋼絲繩和吊具等重量0.5 t，所以單機(jī)實(shí)際承擔(dān)理論重量為14+0.5=14.5 t。

6.2 吊裝重量Q、吊裝高度H及作業(yè)半徑R

吊車吊裝起重量Q隨起重半徑R的改變而變化，當(dāng)起重機(jī)的臂桿長度一定時(shí)，不同半徑下的最大安全起重量可參考吊車性能表[2]。其中起重半徑R、起重臂長度L及臂桿傾角α相互之間的幾何關(guān)系如下式：

R=F+Lcosα? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

H=E+Lsinα?h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

6.3 工況驗(yàn)算

QY100H汽車吊作業(yè)工況：當(dāng)主臂長度27.8 m時(shí)吊重29.2 t，最大回轉(zhuǎn)半徑16 m。可滿足現(xiàn)場工況要求。

起吊鋼絲繩選用φ42 mm，最大起重量14.5 t，單個(gè)吊機(jī)起吊點(diǎn)1個(gè)，采用1根鋼絲繩作業(yè)，每個(gè)吊點(diǎn)鋼絲繩受力145 kN?？紤]起吊時(shí)受力不均情況，按照125%考慮，即F=145 kN×1.25=181.25 kN。

根據(jù)鋼絲繩的計(jì)算要求，最小破斷拉力=2 270 kN×

1.249（鋼絲繩為呢絨芯的系數(shù)）=2 835 kN。安全系數(shù)：f=2 835/181.25=15.64>5，所選鋼絲繩滿足要求。

7 主梁拆除過程中下部結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算

因橋梁為簡支梁橋，且每跨均為20 m。要計(jì)算整個(gè)橋梁的拆除過程中下部結(jié)構(gòu)承載力，可以簡化為計(jì)算單個(gè)跨徑結(jié)構(gòu)拆除時(shí)的工況即可，即每一跨的拆除均是在重復(fù)這一工況，直至全橋拆除完畢為止。

7.1 蓋梁承載力驗(yàn)算

用MIDAS有限元建立蓋梁和橋墩的計(jì)算模型如圖2所示。在模型中，上部結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土T梁按重量加入計(jì)算模型，墩與蓋梁和基礎(chǔ)均為固結(jié)，計(jì)算時(shí)考慮舊橋性能退化影響，進(jìn)行了蓋梁、立柱的承載力折減。

蓋梁抗彎承載力驗(yàn)算結(jié)果和抗剪承載力驗(yàn)算結(jié)果分別見表1、2所示。

7.2 橋墩承載力驗(yàn)算

根據(jù)圖2所示的計(jì)算模型，得到橋墩立柱承載力驗(yàn)算結(jié)果，見表3。

通過計(jì)算軟件對一個(gè)單跨拆除過程的模擬計(jì)算。可見在拆除過程中，蓋梁和橋墩受力是安全穩(wěn)定的。

8 結(jié)論

近年來隨著現(xiàn)代化交通升級的需要，老舊橋梁拆除重建、改擴(kuò)建的項(xiàng)目日益增多。簡支預(yù)應(yīng)力T梁橋作為一種典型的橋梁結(jié)構(gòu)，一直在橋梁建設(shè)中廣泛應(yīng)用。進(jìn)一步完善機(jī)械切割分段拆除該類型橋梁的技術(shù)及通過結(jié)構(gòu)計(jì)算來論證拆橋過程的結(jié)構(gòu)安全性。通過該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的推廣，可有效規(guī)范該類橋梁的拆除流程，確保拆除工程的施工效率，保證施工人員安全。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣彧， 趙軍. 混凝土箱梁橋的靜力切割法拆除施工及安全防護(hù)措施[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化， 2011（19）： 109-112.

[2]卜一德.? 起重吊裝計(jì)算及安全技術(shù)[M].? 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2008.