华南快速赤沙跨线桥拆除SPMT模块车技术应用分析

曾晓明

（广州市广州工程建设监理有限公司，广东 广州 510075）

0 引言

华南快速赤沙跨线桥为普通钢筋混凝土现浇箱梁，箱梁梁高1.4m，顶板宽9m，底板宽3.5m，为单箱单室结构。本次拆除的为横跨华南快速的4 跨，为解决占道施工期间华南快速路的交通压力，采用SPMT 模块车快速移除方案。

1 驮运系统的构成

驮运系统由SPMT 模块车组、驮运支架组成。

1.1 SPMT 模块车

3m 自行式模块运输车是一种专利高端重型工程运输装备，主要由动力模块、二轴线、三轴线、四轴线、六轴线模块组成，拥有柴油和电动两大动力平台以及轴线总质量40t 和48t 两大类产品，可将每个单体进行多种方式的横向与纵向组合拼接，并可以通过遥控操作达到液压同步行驶和升降，能够进行负载长距离行驶。本次采用SPMT 模块车由4 轴线/6 轴线车板、PPU（动力控制模块）及无线控制器三部分组成[1]。动力模块单元（PPU）技术参数如表1 所示，4 轴线模块车技术参数如表2、表3 所示。

表1 动力模块单元（PPU）技术参数

表2 4 轴线模块车技术参数（一）

表3 4 轴线模块车技术参数（二）

经计算，最大梁段重约300t，采用16 轴线模块车进行驮运，共4 个4 轴线模块车、2 个PPU，分成4 组，模块车组平面布置如图1 所示。

1.2 模块车行驶安全评价

1.2.1 运输稳定性校核

以梁体顶面中心位置（假想重心）验算稳定角，梁顶至地面高度7.7m。根据模块车的配置，得到重心位置与四点稳定区域的关系如图2 所示。

分3 种情况进行计算。

（1）最初始状态。

稳定角：α1=arctan（1.4/7.7）=10.3°＞7°。

（2）模块车抬升至最高状态。模块车调整至1.5m的高度进入箱梁底部，最高可抬升1.7m。此时稳定角：α2=arctan（1.4/7.9）=10.0°＞7°。

（3）驮运状态模块车存在30cm 的高差。模块车驮运状态的高度为1.5m，当AB 两端抬升20cm 时对稳定角影响最大。

则对应的L 值：1.4×cos（arcsin（0.3/7.7））=1.3。

稳定角最小值：arctan（1.3/7.7）=9.6°＞7°。

综上所述，梁体移运过程是稳定的。

1.2.2 牵引力校核

移运梁体A 节段最重，约305t，支架重约56t，车重为4.5×16+8=80。4 台4 轴线模块车共4 个牵引轴。

车梁总重：305+56+80=441t。

摩擦阻力：441×5%=22t。

SPMT 最大牵引力：12t× 4=48t。

牵引力安全倍数=48/22=2.2 倍。

考虑4%的坡度时计算结果如下。

总的阻力：22+441×sin（arctan0.04）=39.6t。

牵引力安全倍数：48/39.6=1.2 倍，满足要求。

1.2.3 地基承载力校核

车梁总重441t，模块车平面尺寸为11.13m×5.6m，考虑超重系数1.05 及冲击系数1.05，基底面的承载力如下。

P=4410×1.05×1.05/11.13/5.6=78kPa。

地基基础压实至90kPa，满足模块车行走要求。

16 轴模块车系统安全评价满足要求。

1.3 驮梁支架

驮运支架由321 型贝雷片及型钢组成，驮运支架顶部设梁体限位装置及梁体塞垫找平钢板。根据梁底净空不同，分I 型驮梁支架和II 型驮梁支架2 种。驮运系统在存梁场地内分层组拼[2]。

下文以I 型驮梁支架为例说明，驮梁支架下层为4组单层双排贝雷梁，长15m，与模块车垂直，沿纵桥向布置，每组贝雷梁间距1.4m。中层为4 组单层双排贝雷梁，长6m，与模块车平行，沿横桥向布置，贝雷梁间距4m、3m、4m。上层为4 组单层双排贝雷梁，长15m，与模块车垂直，沿纵桥向布置，每组贝雷梁间距1.4m。三层贝雷梁之间用U 型箍固定连接。上层贝雷梁上设置顶层分配梁，采用I25a 型钢，沿梁体分块切割线两侧，各布置一条，长5m。顶层分配梁上设置楔形方木、塞垫钢板及限位块。楔形方木按梁底坡度设置，平面尺寸为0.3m×0.3m，模块车顶紧梁体后，利用3mm、5mm、1cm的钢板条抄实。在梁体腹板外侧设置梁体限位块，防止梁体滑移，限位块由I20a 焊接成L 型，下端通过螺栓与顶层分配梁连接，侧面通过钢板塞实贴紧[3]。I 型驮运系统布置如图3 所示。

1.4 驮运支架安全评价

1.4.1 材料特性

321 型贝雷片，材质16Mn 钢，弹性模量为2.06×106MPa，贝雷梁几何特性如表4 所示。

表4 贝雷梁几何特性

分配梁采用Q235a 钢材，弹性模量为2.06×106MPa，容许应力215MPa。

1.4.2 荷载条件

本设计所考虑的荷载条件如下。

（1）恒载。

贝雷梁吊架自身恒载：单片贝雷梁加连接系按300kg/片计。

（2）梁重。

A、B、C、D 四个节段中，A 节段梁最长最重，本次驮梁支架计算以A 节段运输控制，混凝土块重度按2.6t/m3考虑。考虑超方系数1.1，不均匀荷载系数1.1。

1.4.3 内力变形控制

贝雷梁的容许内力如表5 所示。

表5 贝雷梁容许内力

根据《钢结构设计规范》3.5.1 节，主梁或桁架的挠度容许值为L/400，L 为受弯构件的跨度，对悬臂梁而言为悬伸长度的2 倍。

1.4.4 I 型贝雷片验算结果。

根据贝雷片性能参数，利用I 字型等效截面建立计算模型，得贝雷片弯矩、剪力、变形计算结果如表6所示。

表6 I 型贝雷片结构验算

贝雷片满足内力、变形要求。

1.4.5 Ⅱ型贝雷片验算结果。

根据贝雷片性能参数，利用Ⅰ字型等效截面建立计算模型，得贝雷片弯矩、剪力、变形计算结果如表7所示。

表7 Ⅱ型贝雷片结构验算

贝雷片满足内力、变形要求。

最终结论：驮运支架系统安全评价满足要求。

2 梁体切割

驮运系统在梁底按梁段自重荷载对梁段进行预顶，采用链式切割机对沿设计切割线梁段快速切割。每节段梁体保证2h 内切割完成。

3 梁体移运

梁体切割完成后采用SPMT 模块车进行移运，施工流程为模块车就位预顶→正式顶升→梁体驮运。

（1）模块车就位预顶，为保证各组之间模块车的轴压基本一致，在正式顶升之前，应进行试顶升。具体操作步骤如下：①模块车单车运行，在桥下精确定位；②调节模块车高度，使驮运系统接近顶紧；③观察驮梁系统与梁底的接触情况，对个别空隙较大的支撑点上楔钢板进行调节，使间隙控制在2mm 以内；④连接油压管线使模块车悬挂分组形成4 点支撑，按80%的载荷控制油压进行试顶升，观察各分组油压差，超过3MPa 则卸载并在油压较低的分组支撑上垫薄木板，再次顶升，反复几次后调节各组油压差在3MPa 以内；⑤按100%载荷控制油压进行预顶[4]。

（2）正式顶升，将梁体切割完成后，利用模块车同步顶升梁体20cm，使其与桥墩脱离。采取分级顶升的方式，分别为1cm、5cm、10cm、15cm、20cm，将顶升速度控制在20～50mm/min 之间。

正式顶升时，须按下列程序进行：①操作。按预设荷载进行加载和顶升。②观察。各个观察点应及时反映测量情况。③测量。各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据。④校核。数据报送至现场领导组，比较实测数据与理论数据的差异。⑤分析。若有数据偏差，有关各方应认真分析并及时进行调整。⑥决策。认可当前工作状态，并决策下一步操作[5]。

（3）梁体驮运，提前根据现场条件设计模块车移运路径，然后按移运路径行驶至存梁场地。

4 结语

（1）采用SPMT 模块车拆除方案，整跨箱梁可整体一次性拆除。无须分批拆除，减少了占道施工的时间，解决交通疏解的难题，降低对交通影响。

（2）由于SPMT 模块车是整体驮运切割运输，更安全平稳和快速。

（3）节约了占道交通疏解的费用支出，同时减少对华南快速运行的影响，取得较好的社会效益。