旧桥拆除施工技术及吊装过程有限元分析

周岐文 贾润枝 苏志晔 薛亢亢 宋军

1.山东省公路工程技术研究中心有限公司，中国·山东 济南 250102

2.山东省路桥集团有限公司，中国·山东 济南 250021

3.山东交通学院交通土建工程学院，中国·山东 济南 250357

1 引言

麻涌大桥为一座公路桥梁，1990年竣工通车，上跨麻涌水道，该水道为五级航道，上游侧紧邻广州港货运铁路桥。根据麻涌大桥旧桥图纸，桥梁全长337.18m，双向双车道，设计通航净宽65m，桥跨组合为2×32.7m简支T梁+32.7mT构（其中半跨挂梁16.08m）+65.24mT构（其中半跨挂梁32m）+65.24mT构（其中半跨挂梁32m）+32.7mT构（其中半跨挂梁16.08m）+2×32.7m简支T梁，桥面宽12.4m，两侧人行道宽度各1.5m，该桥目前总体技术状况等级为C级，拟对旧桥拆除重建。

本桥拆除施工中箱梁的吊装使用4台35t移动式桥面吊机，每小块箱梁采用2台吊机共同起吊，起吊过程中有信号工统一指挥，确保卷扬机同时启动或停止。吊机结构为钢桁架结构，起重设备为5t卷扬机和滑车组；吊机安装在要拆除的节块的后一节段，并且桁架底部采用I25双拼工字钢配合φ32精轧螺纹钢对拉固定，确保桁架的整体稳定性。

2 桥面吊机安装

桥面吊机安装利用25t汽车吊配合在桥面拼装。

第一步：测量先根据切割块中心位置定出桥面吊机吊点的位置，然后根据吊点的位置定出吊机的位置和锚点的位置。

第二步：分片拼装连接底座，桥面吊机采用锚栓与箱梁连接，锚栓为φ32mm精轧螺纹钢。桥面吊机移动到位后，用钢板将吊机底座垫平，根据在桥面板上定出的锚点位置，用φ40mm 钻机开孔，穿入锚杆，先锚好箱梁内锚杆，然后在桥面用扭力扳手对锚杆锚栓进行旋紧张拉（旋紧产生的拉力约10t），并旋紧锚栓，使之将吊机底座与箱梁顶板完全锚紧[1]。

2.1 T梁切割提运

麻涌公路旧桥T梁拆除从麻涌河南岸向北岸依次进行，利用旧桥进行T梁转运。每跨5片，切割顺序先从靠铁路一侧开始，切割一片，提运一片，切割时在T梁的边梁外侧顺桥向切割，切割线距离翼板边缘60cm，使边梁顶板两端对称，这样有利于吊装、运输、存放及破碎，切割完之后并且立即用枕木在横隔板及翼板施加临时支撑进行加固。

引桥T梁及主桥32/16m挂梁拆除顺序为：施工测量放线（吊装孔位置及切割线位置）→吊装孔施工→架桥机就位（通过吊装孔安装吊具）→切割桥面板及挂梁之间横隔梁→对称吊装拆除挂梁→挂梁转运。

桥面板及挂梁整体切割采用蝶式切割机先进行纵、横向切割，每段设置4个吊装孔，切割沿1#梁和2#梁中轴线位置进行，先切断桥面板，再切断横隔板[2]。

挂梁拆除顺序以对称平衡施工为原则，拆除顺序为先边梁后中梁，即1#梁→5#梁→4#梁→2#梁→3#梁。

单片32mT梁重112t，拟采用一台180t/40m架桥机进行吊装拆除，1台运梁车转运至破碎厂地集中破碎。

T梁切割应严格按照测量放线进行，采用红色油漆标识。

T梁切割完成后使用架桥机提运拆除。具体流程如下：

第一步：捆绑钢丝绳。

第二步：提升T梁，使其脱离原位置。

第三步：将T梁整体调运至运梁车上，并做好临时支撑措施，运输至指定位置破除。

2.2 梁的卸车及破碎

T梁通过运梁车运到指定的破碎区进行破除，破碎区采用两台100T吊车进行T梁卸车存放，采用两台PC350炮机进行T梁破碎。

3 分析方法及模型简述

桥面吊机吊装过程模拟利用midas软件进行空间杆单元模拟，钢主梁、钢横梁、扁担梁及钢带均采用杆单元模拟，千斤顶、锚栓及与16号混凝土段接触部分按弹性连接进行模拟，其中不存在受拉的连接采用仅受压模式模拟。

钢主梁采用4片间距17cm的55a型工字钢（Q235材质），钢横梁及扁担梁均采用40a型工字钢（Q235材质），钢带为25*180型钢带（Q345）材质。其中，分析模型如图1、图2、图3所示。

图1 吊装方案模型

图2 钢主梁应力（单位：MPa）

图3 位移结果（单位：mm）

钢带依据施工方提供的技术资料，单根钢带可支持130t拉力，拆除梁段考虑混凝土和钢结构总重为209t，模型中考虑施工阶段动荷载效应、横桥向荷载偏载效应、施工期间临时荷载等系数后，单根钢带吊装按80t进行考虑，同时与自重工况进行组合。钢带安全度可满足使用要求[3]。

4 主要分析结论

4.1 钢主梁分析结果

根据上述分析结果，钢主梁应力最大值为120.1MPa，钢主梁最大竖向位移为3.7mm，均可满足使用要求。

4.2 钢横梁分析结果

钢横梁应力、位移分析数据是钢横梁应力最大值为137.5MPa，钢横梁最大竖向相对位移为2.3mm，均可满足使用要求。

4.3 扁担梁分析结果

根据计算分析，扁担梁应力最大值为72.3MPa，扁担梁最大竖向相对位移为1.1mm，均可满足使用要求。

5 结论

论文通结合工程实际，阐述了旧桥拆除的基本步骤，结合Midas有限元分析了结构的应力情况。研究结果表明，钢主梁应力最大值为120.1MPa，钢主梁最大竖向位移为3.7mm，钢横梁应力最大值为137.5MPa，钢横梁最大竖向相对位移为2.3mm，扁担梁应力最大值为72.3MPa，钢横梁最大竖向相对位移为1.1mm，均可满足规范使用要求。