旧桥拆除汽车吊作用结构计算分析与建议★

檀俊成 张 荣

(1.苏州科技大学土木工程学院,江苏 苏州 215011； 2.苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室,江苏 苏州 215011)

1 概述

随着社会经济发展和土木工程建设需求的提高，桥梁建设行业也迎来了飞速的发展，但由于桥梁结构所处的环境非常复杂，目前也存在诸多问题，响应桥梁拆除与加固方面研究的越来越多[1-8]。

佛山市高明大桥至富龙大桥公路工程第NHS-01合同段线路全长20.63 km(起讫桩号：K7+150～K27+780)，包含拆除重建桥梁2座，拆除主线旧桥后新建箱涵1处，新增分离式立体交叉跨线桥2处，隧道2处，人行天桥3处。建设内容有路基工程、路面工程、桥涵工程、隧道工程、交通安全设施、环境保护设施、机电工程等。

本项目拆除三座桥梁分别为下六村桥、三洲沧州大桥和人和大桥。工程造价8.88亿元，项目工期24个月。由于人和大桥、下六村桥、三洲沧州大桥拆除时汽车吊车辆荷载作用在旧桥上方，结构受力集中效应明显，需要对不同工况下汽车吊的站位下桥梁结构安全进行局部分析验算。

桥梁汽车吊方案：

人和大桥旧桥上部结构为8×16 m简支T梁，单幅每跨梁板8片。按照检测报告显示，该桥位1类桥，其桥梁承载力达到汽—20、挂—100要求。项目部计划用1台160 t汽车吊，站位与旧桥右幅，拆除左幅桥梁各片T梁(先将旧桥T梁用绳锯切割机切开)。

采用1台160 t吊车吊梁，查表160 t汽车吊性能参数表知：160 t吊车在14 m吊装半径内可吊装28.5 t，满足吊装要求。

下六村桥梁板分割后每片重量约为18.4 t，在桥台用160 t汽车吊吊装，吊车最大工作半径为11.5 m内，160 t汽车吊性能参数表知：吊车在12 m作业半径内的吊装能力可达37 t，满足吊装要求。

三洲旧桥每片T梁长16 m，宽1.5 m，用两台80 t汽车吊吊至运梁车：即单台汽车吊起吊重量为23.24/2=11.62 t。

本文以人和大桥旧桥上部结构为8×16 m简支T梁为例，分析汽车吊在桥面作用时结构的受力状态，其研究可供同类工程项目参考借鉴。

2 原桥结构复算

结构形式：下部结构采用双柱式墩。上部结构采用现浇整体式简支T梁，桥面连续。

荷载标准：汽车—20级，挂车—100。

荷载组合：组合Ⅰ：1.2恒载+1.4汽车(承载能力极限状态)；组合Ⅱ：1.2恒载+1.1挂车(承载能力计算状态)。

有限元模型图如图1所示。

2.1 计算荷载和计算工况

汽车吊支腿荷载：解析法计算公式如下:

分别计算悬臂架转化来的集中力矩和吊重，最后在支腿处叠加，见图2。根据受力平衡条件可得：

由于汽车吊在桥面站位时受力复杂，仅仅通过解析法获得精确的数值解比较困难，偏安全考虑，可以按照汽车吊+配重+吊装荷载总荷载作用在汽车吊的支腿，考虑到偏载作用，对汽车吊两侧的支腿荷载按照30%和70%的比例进行分配计算，其结果是偏于安全的，见图3。

2.2 控制截面内力及荷载组合

T梁跨中截面抗弯承载力验算结果如表1所示，T梁支点截面抗剪承载力验算结果如表2所示。

表1 T梁跨中截面抗弯承载力验算结果表

表2 T梁支点截面抗剪承载力验算结果表

3 计算分析

3.1 承载力复核

吊车重量160 t的按105 t自重计算(含自重)，吊装重量按照28.5 t计算，分配荷载为：46.73 t。拆除施工控制截面抗弯承载能力验算结果如表3所示，拆除施工控制截面斜抗剪承载能力验算结果如表4所示。

表3 拆除施工控制截面抗弯承载能力验算结果表

表4 拆除施工控制截面斜抗剪承载能力验算结果表

计算结果表明：160 t汽车吊作用在边梁时，结构的抗弯抗剪设计荷载组合小于抗力组合，但抗剪富余系数较小。

主要建议如下：

1)施工时要加强对结构挠度和裂缝的观测，如有异常应立即停止施工。

2)计算按照集中荷载直接在模型加载，实际施工时要开裂在汽车吊支腿下放铺垫1.2 m×1.2 m×0.02 m钢板，防止桥面板应力集中，支腿位置尽可能的设置在主梁上方，避开桥面板位置。

3.2 人和桥应力空间模型复核

计算时采用ABAQUS通用有限元模型建模，不考虑弯曲钢筋对于抗弯的贡献，选取单跨模型进行建模，钢筋混凝土采用EMBEDDED建立耦合作用，底部钢筋根据通用图纸设定。

混凝土主拉应力为1.91 MPa，按照C25混凝土考虑，略超过了设计允许值，考虑到模型未设置横隔板，汽车吊支腿位置未考虑均布钢板的分散荷载效应，对结构的抗弯计算偏于安全，同时对于钢筋混凝土构件，在短期荷载作用下，截面可以容许裂缝存在，但不得超过规范限制(我公司的类似项目控制指标设定为2.5 MPa)，建议160 t汽车吊作用在边梁时加强对结构的裂缝和挠度的观测。计算结论认为，桥梁结构是安全的，(如图4，图5所示)。

4 结语

1)汽车吊作用在边梁结构抗弯，抗剪应力计算满足要求。

2)混凝土主拉应力为1.91 MPa，按照C25混凝土考虑，略超过了设计允许值。

3)建议160 t汽车吊作用在边梁时加强对结构的裂缝和挠度的观测。

4)计算按照集中荷载直接在模型加载，实际施工时要在开裂汽车吊支腿下放铺垫1.2 m×1.2 m×0.02 m钢板，防止桥面板应力集中，支腿位置尽可能的设置在主梁上方，避开桥面板位置。