采用静压悬挂支架拆除连续梁桥

周 平 赵 洵 罗冬春

中交二航局第二工程有限公司 重庆 400000

0 引言

随着经济的快速发展，大量桥梁处于超负荷使用状态，桥梁的寿命大幅缩减。由于早期预应力桥梁受施工工艺所限，质量存在缺陷，预应力筋在长期使用过程中锈蚀严重，导致桥梁提前老化现象较为严重，故桥梁拆除项目越来越多。图1 为某老旧桥梁拆除后断面显示的预应力情况，可见其预应力管道孔隙率较大，预应力筋锈蚀情况也较严重。

图1 老旧桥梁拆除后的预应力情况

连续梁桥拆除常规的施工方法有2 种：一是将待切割梁段挂载在起重机上，再利用绳锯将梁段切断，切割掉的梁段用起重机吊离；二是将待切割梁体下方搭设支架对梁体进行支撑，再利用绳锯将梁体切割分段，最后用起重机吊离切割下来的梁段。

由于老旧连续梁桥使用时间较长，其体内预应力衰减情况具有不确定性，采用第1 种拆除方法的危险性较大，特别是合拢段的拆除。桥梁在跨中及边跨切断解除约束后会突然下挠，并产生较大冲击载荷。受预应力衰减情况影响，桥梁的下挠量及冲击载荷的大小较难控制，如果梁段单独由起重机进行吊装，往往会危及到起重机的安全；如果采用第2 种方法在梁体下方搭设支架，则成本高，施工周期长，且现场不一定具备这样的条件。

由此可见，常规的2 种拆除方法都有很大的局限性。如果在桥梁上设置静压悬挂支架，能在桥梁切断的瞬间补偿桥梁的下挠量并吸收冲击载荷，待桥梁稳定后再交由起重机进行吊装，采用这种方法拆除连续梁桥，可以安全、便捷地实现桥梁的拆除。

1 静压悬挂支架的基本结构与功能

1.1 静压悬挂支架装置的结构组成

如图2 所示，静压悬挂支架由托梁、支承架、吊杆、自锁液压穿心式千斤顶、液压系统等组成。静压悬挂支架形成一个支撑体系，将正在拆除的梁段临时支撑在未拆除的桥梁结构上。

图2 静压悬挂支架结构示意图

1.2 静压悬挂支架装置的功能

在拆除合拢段时，静压悬挂支架锚固于合拢段两侧未拆除的桥梁，拆除前合拢段应预先挂载在托架上，合拢段切断后通过静压悬挂支架与两侧未拆除的桥梁仍为一个整体，一起下挠，并由静压悬挂支架承受合拢段产生的冲击载荷。

如果未设置静压悬挂支架，梁段切断瞬间的冲击载荷及桥梁下挠将全部施加于起重机，尤其是合拢段切除时桥梁的整体下挠量具有不确定性，会危机起重机的安全。设置静压悬挂支架，梁段切割过程中由静压悬挂支架承受荷载，待梁段完全切断并顺利脱离桥梁结构后经体系转化，再交由起重机对梁段进行吊装运输。

1）防止梁段切断瞬间桥梁下挠和冲击载荷对起重机的影响

与起重机不同，静压悬挂支架安装于桥梁上部结构，与桥梁结构固结为一体；桥梁上部结构的下挠不会对其产生影响，悬挂支架只需克服冲击载荷的影响即可。

2）静压悬挂支架与起重机吊具一体化设计方便自身安装和拆除

由于悬挂支架安装在吊具上方，合拢段脱离桥梁结构之后，需要将悬挂支架卸载并拆除，起重机吊具才能有空间继续起升。由于此时缺少起重设备，如果单独进行拆除，会很费时费力。因此，在起重机吊具设计上预留了托梁临时搁置及固定的位置，支架完全卸载后，将支架与吊具固结在一起，一起吊离拆除区域。

3）液压系统多功能设计满足梁段安全拆除的要求

为了满足梁段拆除要求，液压系统应具备以下功能：①在梁段切断前，应能精确控制预提升力，减少梁段切断瞬间的冲击载荷。②在梁段切断后，支承梁段的千斤顶在持荷状态下可以自锁，避免意外下滑。③可将梁段切断瞬间的冲击载荷通过溢流的方式安全平稳卸载。④起重机开始吊装前，将梁段安全提升脱离未拆除梁体；在拆除合拢段时，合拢段两侧的切割面并不平整，很难保证起重机将合拢段顺利吊离桥梁结构，此时需要千斤顶协助将合拢段顶升脱离桥梁后再由起重机吊装。

2 静压悬挂支架设计

2.1 静压悬挂支架组合形式

静压悬挂支架结构设计满足同一套结构可以组合出2 种拆除方式，以满足拆除中跨合拢段、边跨合拢段和标准梁段3 种工况的要求，具有很强的适应性。根据所拆梁段悬挂方式的不同，系统有2 种组合方式，一种是拆除中跨（或边跨）合拢段时采用的扁担抬吊式，吊杆位于支承架之间，此时托梁处于简支状态，如图3a 所示；另一种是拆除标准梁段时采用的悬臂梁式，吊杆位于支承架的一侧，此时托梁处于悬臂状态，如图3b 所示。

图3 静压悬挂支架组合形式示意图

2.2 静压悬挂支架与起重机吊具一体化设计

在起重机吊具设计中预留了托梁胎架，胎架与静压悬挂支架的托架通过螺栓连接。在静压悬挂支架卸载前，支架与吊具处于分离状态，如图4a 所示；在静压悬挂支架完全卸载后，吊具继续起升，此时吊具上的托梁胎架将托架撑起，用螺栓将静压悬挂支架与吊具固结在一起，与梁段一同吊离拆除区域，如图4b 所示。

图4 静压悬挂支架与起重机吊具一体化设计示意图

2.3 液压系统多功能设计确保梁段安全拆除

如图5 所示，液压系统的工作原理是：1）通过系统压力调整精确控制预提升力。在梁段切断前，操作电磁换向阀至b 位，观察压力表，将自锁液压穿心式千斤顶顶升压力值调整到梁段重量的80%～90%，尽量减少梁段切断瞬间的冲击载荷。2）千斤顶无杆腔能够自锁。千斤顶在持荷状态下可通过平衡阀实现自锁，避免下滑；即便出现意外下滑，还有机械锁死螺母作为最后的防线，能够确保安全。3）通过安全阀安全泄压。千斤顶无杆腔侧液压系统采用限压设计，安全阀溢流压力值调整为梁段质量的1.3 倍（根据实际情况可调整）。当冲击载荷大于梁段质量的1.3 倍时，无杆腔液压油高压溢流，吸收冲击载荷的势能，此时千斤顶回缩下降直到机械锁死螺母锁死，能最大限度地较少冲击载荷的影响。

图5 液压系统工作原理图

2.4 采用自锁液压穿心式千斤顶升辅助梁段拆除

如图6 所示，自锁液压穿心式千斤顶组成包括液压缸内套、液压缸外套、带螺纹的活塞及锁死螺母等。其中，空结构允许吊杆穿过，可辅助支架精确控制切除前梁段的预提升力；在梁段切断瞬间，吸收冲击载荷的势能；在梁段切断后，千斤顶继续顶升辅助梁段脱离切除位置。锁紧螺母可以限制千斤顶意外的泄压或长时间持荷导致的不安全性，以确保支架系统的安全。

图6 自锁液压穿心式千斤顶结构图

3 采用静压悬挂支架拆除连续梁桥

3.1 连续梁桥的拆除方法

连续梁桥的拆除方法通常需要采用架桥机或拆建一体机等，起重机安装在独立的支架或不需要拆除的桥梁结构上，如图7 所示。本文以3 跨连续梁桥为例，介绍对1 ～4 号墩之间3 跨连续梁的拆除，拆除设备采用拆建一体机，拆建一体机共有4 条支腿，前支腿与后支腿支承在不需要拆除的桥梁结构上，中间2 条支腿支承在临时搭建的支架上。整个拆除体系与待拆除桥梁完全隔离。

图7 3 跨连续梁桥拆除示意图

拆除后的梁段通过起重机小车吊运至1 号或4 号墩的外侧，用运梁车运走。如图8 所示，连续梁桥的拆除顺序为：步骤1）拆除中跨合拢段，步骤2）逐个拆除边跨合拢段，步骤3）对称拆除2 号墩（或3 号墩）标准梁段，步骤4）拆除墩顶梁段。当中跨和边跨合拢段拆除后，2 号墩、3 号墩将形成2 个独立的T 形结构，此时每个墩的标准梁段均采用对称拆除的方法进行逐段拆除。

图8 连续梁桥拆除顺序示意图

3.2 拆除的工艺流程

1）中跨合拢段的拆除

中跨合拢段拆除时，静压悬挂支架采用扁担抬吊的组合形式。

步骤1：在中跨合拢段区域的桥面顶板上开设吊具和静压支架的吊杆安装孔，分别对应吊具和支架的吊杆位置。内侧的8 个点对应静压支架的吊杆安装孔，外侧的4 个孔对应吊具的吊杆安装孔，如图9 所示。

图9 合拢段支架、吊具吊杆安装孔位布置图

步骤2：安装起重机吊具，用4 根吊杆穿过外侧4个孔位将吊具与梁段连接，吊杆的上下两端用螺母固定。安装静压悬挂支架，将8 个支承架安装在内侧的8 个孔位，2 根托梁顺桥向安装于支承架；用4 根短吊杆穿过支承架将静压支架与标准梁段连接在一起，吊杆上端用螺母固定于托梁，吊杆下端用螺母固定在标准梁的顶板上；用4 根长吊杆将静压支架与中跨合拢段连接在一起，吊杆上端用4 个自锁液压穿心式千斤顶安装于支架顶部，下端用垫梁和螺母将梁段锁住。调整液压千斤顶将4 根吊杆锁紧并均匀承受预拉力；为方便合拢段的取出，绳锯（或盘踞）锯切的切口呈倒梯形，即顶板宽、底板窄状，如图10 所示。

图10 静压悬挂支架安装示意图

步骤3：同步加载液压千斤顶，千斤顶液压缸活塞杆伸长，连接合拢段的吊杆向上运动，将合拢段顶升脱离桥梁，如图11 所示。

图11 合拢段吊杆动作示意图

步骤4：加载起重机吊具，卸载液压千斤顶，进行体系转换，将静压支架的受力转换到起重机上；拆除短吊杆下端的4 个螺母，将支架的托架临时锁紧在吊具的胎架上，并用起重机吊具将合拢段及支架吊离拆除区域，如图12 所示。

图12 起重机吊离合拢段及支架示意图

步骤5：将合拢段用起重机吊运到1 号墩或4 号墩外侧的运梁车，拆除吊具与静压支架，合拢段从桥上运走，吊具与静压支架周转使用，如图13 所示。

图13 合拢段装车转运示意图

2）边跨合拢段的拆除

边跨合拢段拆除时，静压悬挂支架采用扁担抬吊的组合形式。

步骤1：在边跨合拢段区域的桥面顶板上开设吊具和静压支架的吊杆安装孔，分别对应吊具和静压支架的吊杆位置。内侧布置6 个点对应静压支架的吊杆安装孔，外侧的4 个孔对应吊具的吊杆安装孔，如图14所示。

图14 边跨合拢段支架、吊具吊杆安装孔位布置图

步骤2：安装起重机吊具，用4 根吊杆穿过外侧4个孔位将吊具与梁段连接在一起，吊杆的上下两端用螺母固定。安装静压悬挂支架，8 个支承架安装在相邻桥跨梁的边缘及内侧的6 个孔位，2 根托梁顺桥向安装于支承架；用2 根短吊杆穿过支承架将静压支架与标准梁段连接在一起，吊杆上端用螺母固定于托梁，吊杆下端用螺母固定在标准梁的顶板上；用4 根长吊杆将静压支架与中跨合拢段连接在一起，吊杆上端用4个自锁液压穿心式千斤顶安装在支架顶部，下端用垫梁和螺母将合拢段锁住；调整液压千斤顶将4 根吊杆锁紧并均匀承受一定预拉力；为方便合拢段的取出，绳锯（或盘踞）锯切切口呈倒梯形，即顶板宽、底板窄，如图15 所示。

图15 边跨合拢段静压悬挂支架安装布置图

步骤3：同步加载液压千斤顶，千斤顶液压缸活塞杆伸长，连接合拢段的吊杆向上运动，将合拢段顶升脱离桥梁，如图16 所示。

图16 边跨合拢段吊杆动作示意图

步骤4：加载起重机吊具，卸载液压千斤顶，进行体系转换，将静压支架的受力转换到起重机上；拆除短吊杆下端的2 个螺母，将支架的托架临时锁紧在吊具的胎架上，用起重机吊具将合拢段及支架一并吊离拆除区域，如图17 所示。

图17 起重机吊离边跨合拢段及支架示意图

步骤5：将梁段用起重机吊运到1 号墩或4 号墩外侧的运梁车，拆除吊具与静压支架，梁段从桥上运走，吊具与静压支架周转使用，如图18 所示。

图18 边跨合拢段装车转运示意图

3）标准梁段的拆除

2 号墩或3 号墩的标准梁段采用两端对称拆除，当标准梁拆除时，静压悬挂支架采用悬臂梁式的组合形式。

步骤1：选择对称标准梁段进行同步拆除。如图19所示，S9 与N9 对称同步拆除，S8 与N8 对称同步拆除，以此类推，直到S1 与N1 对称同步拆除完成。

图19 标准梁段拆除流程示意图

步骤2：在待拆除标准梁段区域的桥面顶板上开设吊具和静压支架吊杆的安装孔，内侧的8 个点对应静压支架吊杆的安装孔，外侧的4 个孔对应吊具吊杆的安装孔，如图20 所示。

图20 标准梁段支架、吊具吊杆安装孔位布置图

步骤3：安装起重机吊具，用4 根吊杆穿过外侧的4 个孔位将吊具与梁段连接在一起，吊杆的上下两端用螺母固定。安装静压悬挂支架，8 个支承架安装在内侧的8 个孔位上，2 根托梁顺桥向安装于支承架；用4 根短吊杆穿过支承架将静压支架与未拆标准梁段连接在一起，吊杆上端用螺母固定于托梁，吊杆下端用螺母固定在标准梁的顶板上；用4 根长吊杆将静压支架与待拆标准梁段连接在一起，吊杆上端用4 个自锁液压穿心式千斤顶安装于支架顶部，下端用垫梁和螺母将合拢段锁住。调整液压千斤顶将4 根吊杆锁紧并均匀承受一定预拉力；然后绳锯（或盘踞）进行锯切，如图21 所示。

图21 标准梁段静压悬挂支架安装布置图

步骤4：加载起重机吊具，卸载液压千斤顶，进行体系转换，将静压支架的受力转换至起重机；拆除短吊杆下端的4 个螺母，将支架的托架临时锁紧在吊具的胎架上，用起重机吊具将合拢段及支架一并吊离拆除区域，如图22 所示。

图22 起重机吊离标准梁段及支架示意图

步骤5：将梁段用起重机吊运至1 号墩或4 号墩外侧的运梁车，拆除吊具与静压支架，梁段从桥上运走，吊具与静压支架周转使用，如图23 所示。

图23 标准梁段装车转运示意图

4）墩顶梁段的拆除

由于墩顶梁段支撑在桥梁墩身上，稳定性好，不需要静压悬挂支架辅助，直接用起重机进行分块拆除吊装即可，在此不作赘述。

4 结语

采用静压悬挂支架辅助起重机吊装的方法对某老旧连续梁桥进行安全高效地拆除，取得了良好经济效益和社会效益，有效解决了连续梁桥常规拆除方法的局限性，提高了桥梁拆除的安全性，对类似桥梁拆除工程具有一定的参考价值。