上跨铁路既有线桥梁汽车吊拆除技术分析

上跨铁路既有线桥梁汽车吊拆除技术分析

周 奈

（中铁二十四局集团有限公司路桥分公司，上海 200070）

摘 要：近年随着区域交通的快速发展，既有桥梁通行重载、超载车辆增多，桥梁超负荷运行，部分桥梁产生病害，严重影响了部分既有桥梁的通行安全。文章以湖州市吴兴区公跨铁立交改建工程实际施工为实例，介绍在保证既有线行车安全的前提下，如何短时间内利用铁路局封锁时间完成既有线上跨板梁危桥拆除施工。为类似上跨既有线铁路拆梁施工保障行车安全提供借鉴。关键词：铁路既有线；上跨桥梁；汽车吊拆梁；施工安全

中图分类号：U445 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）06-0218-04

1 工程概况

汤村立交桥位于湖州市汤村至岭西

公路上，桥梁上部结构：采用装配式空心板梁，跨径组合3m×16m+13m+4m×16m（铁路跨为16m），单孔7片梁，采用板式橡胶支座。其上部结构主要表现为部分空心板有渗水病害、部分梁板横向裂缝、部分铰缝处有渗水病害、支座老化，个别支座脱空，剪切变形，下部结构表现为台帽开裂，砼剥落；台身立柱水浸害，结泥；部分桥墩盖梁开裂漏筋；桥面系表现为桥头跳车严重，桥面龟裂，伸缩缝均已破坏、失效，人行道表面砼破损，混凝土护栏锈胀、漏筋，防抛网锈蚀。该桥检查评定技术状况为四类桥梁。本文以铁路跨第4孔拆除为例介绍。汤村立交桥铁路跨与铁路线立面关系如图1所示。

图1 汤村立交桥铁路跨与铁路线立面关系

2 施工重难点分析

（1）铁路跨梁片拆除属于封锁施工作业，封锁施工后必须保证车站正常运营，且交通运输不便利，铁路防护施工难度大。

（2）吊机作业平台设置钢支撑平台加强吊机的稳定性，安装空间受限，施工难度大。3 施工方案

3.1 总体施工方案

本工程铁路跨梁片拆除属于封锁施工作业，封锁施工后必须保证车站正常运营，且交通运输不便利，铁路防护施工难度大。保证施工行车安全是本工程的重难点。在铁路行车运输繁忙的既有铁路线附近施工作业，安全工作直接关系到本工程的成败。在保证行车安全、人身安全和设备安全的前提下，科学组织施工，最大限度地减少施工对运输的

218

干扰，保证施工进度，确保既有运营线2.5m×2.5m钢筋混凝土浇筑，顶面预埋的安全畅通是整个工程的重中之重。

钢筋，基础上部采用4根609钢管竖撑，为确保铁路跨封锁点内的施工安全底部与基础预埋钢筋连接，顶部与梁板及优化进度安排，拆桥施工前先对附近预留钢筋连接，钢管之间采用300槽钢电力电缆进行设备单位对接是否施工存做剪刀撑加固形成整体保证整体稳定性。在着影响，然后开始拆桥施工，先拆除钢管顶部设双拼I50b工字钢作为分配铁路跨，再拆除邻跨，先边梁后中梁。

梁，梁顶设三拼HM500×300×11×18H拆除桥梁的施工顺序：桥防抛网、型钢作为主梁，平台顶部铺设2cm厚钢护栏、人行道拆除及部分铰缝切割（下垫板，609钢管距离梁边5cm。φ609钢行线2个封锁点）—第4孔剩余铰缝、管支撑平面布置图如图2所示。

伸缩缝拆除、打孔（吊装梁、防护接触3.3 609钢管钢支撑平台强度及稳定性网）支架搭设（下行线2个封锁点）—验算

第4孔桥防抛网、护栏、人行道拆除及200t吊机吊装梁片时，支腿支于部分铰缝切割（上行线2个封锁点）—609钢管搭设的平台上，按最不利情况第4孔剩余铰缝、伸缩缝拆除、打孔（吊下3个支腿受力，故吊机支腿压力G为装梁、防护接触网）支架搭设（上行线吊机总重量的1/3。200t吊机自重为2个封锁点）—第4孔7片板梁吊除（上60t，配重为69t，16m空心板梁单片梁下线3个封锁点）—拆除3#盖梁、立柱最重为边梁，约为26t。即G=（60+69+26）（下行线3个封锁点）—拆除4#盖梁、/3=51.66t。609钢管支撑高度最高为立柱（上行线3个封锁点）—3#墩支架11m，力矩臂a=6.69，b=10.85，靠近桥拆除（下行线2个封锁点）—4#墩支架侧的钢管顶受压力为G1，远离桥边的钢拆除（上行线2个封锁点）。管顶受压力为G2。吊机支腿平台如图33.2 吊机平台设置

所示。

本工程采用的200t汽车吊停在桥面（1）主梁H型钢验算。

上作业，支腿宽度为8.3m，而桥面宽度主梁H型钢，单根HN 500×300× 7.5m，桥面净宽7m，通过测量计算，为11×18型钢计算参数：截面面积保证吊机支腿承载力，在支腿位置搭设A=164.5；理论质量m=129.1kg/m；截面模一组钢支撑平台来加强吊机的稳定性。数Wx=2930。腹板厚度d=11mm。按最不利钢支撑平台为4根609钢管，基础为扩结构简支梁计算，计算跨度为0.8m，材性大钢筋混凝土基础。平台基础采用1m厚为Q235。

图2 φ609钢管支撑平面布置图

2019年6月住宅与房地产

×2)/2=163.16kN。钢管立柱下端与基础连接，上端按自由端考虑。几何长度最大为L=11m，其计算长度取L0=12.2m。钢管中心间距1.2m。

初始偏心距e0=0.001L=0.0122m。则弯矩：M=Ne0+2×N×1.2/2=163.16×0.0122+163.16×1.2=198kN·m。

Φ609钢管几何参数为：A=297.92 2

cm，计算公式如下：

（1） （2）

【施测鉴工】

厚×2.5m×2.5m，砼基础下为30cm宕渣，宕渣下为原状土地基，承载力为200kPa。

则基础受到荷载：（51.66+12.42）×9.8/（2.5×2.5）=100.48kN/m2＜200kPa满足要求。

3.4 汽车吊吊装板梁的选配

经现场勘查和查阅老桥相关资料，16m空心板梁单片梁最重为边梁8.3m3，铺装层1.6m3，约为26t。

（1）吊具选配。本工程板梁均采用200T汽车吊，选用直径φ43mm的钢图3 吊机支腿平台示意图

弹性模量：E=206000MPa。剪变模量：G=79000MPa。质量密度：ρ=7850kg/m3。

线膨胀系数：α=12×10-6/°c。泊松比：ν=0.30。

屈服强度：fy=235MPa。

抗拉、压、弯强度设计值：f=205MPa。

抗剪强度设计值：fv=120MPa。主梁由6片H型钢组合，每片H型钢荷载为：51.66×9.8×103/6=84.4kN。

H型钢自重：129.1×9.8=1256.2N/m。Mg=1256×1.2×0.8×0.8/8=0.12kN·m最大弯矩为：Mx=84.4×0.3×0.5/0.8+0.12=15.95kN·m。

正应力：σ=Mx/γWx=15.95×106/(1.05×2930×103)=5.19＜f=205N/mm2，满足要求。

受最大剪力为42.4kN，剪应力为τ=1.2V/A=1.2×42.4×103(500× 11）=9.3＜fv=120N/mm2，满足要求。

（2）双拼150工字钢分配梁验算。钢管柱顶为双拼I50工字钢分配梁，钢管中心间距1.2m，净距为0.6m，取计算跨度为0.6m，双拼I50工字钢按跨度0.6m的简支梁计算。单根工字钢每米重为101.504kg/m。

G/2=g1+g2=38.75/2=19.38tg1×a=g2×b，即6.69g1=10.85g2，计算得：g1=16.06t；g2=9.77t。

则一组双拼工字钢承受的最大荷载为2×16.06×103×9.8+2×3×129.1×9.8=321.75kN。

工字钢自重：101.5×9.8×2=1990N/m，Mg=1990×1.2×0.6×0.6/8=0.11kN·m。

跨中最大弯矩为：Mx=321.75×0.6/4+0.11=48.37。

正应力：σ=Mx/γWx=48.37×106/(1.05× 2930×103)=15.72＜f=205N/mm2，满足要求，受最大剪力为161kN。

剪应力：τ=1.2V/A=1.2×161×103/(500×2×14）=13.8＜fv=120N/mm2，满足要求。

跨中最大挠度为：3×321.75×103×6003/(48×2.1×105×485560000)+5×1990×6004/(384×2.1×105×485560000)=0.076mm＜L/400=1.5mm。

综上，I50b双拼工字钢分配梁的强度、刚度、稳定性均满足规范要求。

（3）φ609钢管立柱验算。

由上述计算结果知，下滑道主梁钢传递到单根钢管立柱顶上总的最大反力为N＝16.06×9.8+(1.99×2+3×1.26

=1220/20.97=58.17 （3）

查表得到φ609钢管稳定系数为

φ=0.894，每米自重2.41kN/m。

N=163.16+2.41×11=189.67kN

①其承载力为：

=189.67×103/

(0.894×297.92×102)=7.12＜205N/mm2，满足要求。

②钢支撑平台强度及稳定性验算。局部稳定性验算：

（4）

符合要求。

式中：d为609钢管外径，mm；t为钢管管壁厚度，mm；fy为钢材屈服强度值，

N/mm2

。

刚度验算：

=

=58.2≤[λ]=150，

符合要求。

式中：λ、[λ]为长细比、容许长细比；l为钢支撑计算长度，mm；I为截面惯性矩，mm4；An为钢管净截面积，mm2；d为钢管外径，mm；d1为钢管内径，mm。

3）轴心受压609钢管的强度验算：

（5）

符合要求。

式中：N为轴心压力；An为净截面面积；M为弯矩；γ为塑性发展系数，取1.15；W为截面抵抗矩；f为钢材抗压强度设计值。

（4）地基承载力验算。

钢管支撑架总质量：0.241×11×4+（101.5×8+129.1×6×2）=12.42t

钢管支撑架顶面受力G=51.66t。钢管支撑架混凝土基础尺寸为1m

丝绳，单根钢丝绳长21m。再根据《路桥施工计算手册》，等截面梁板吊装位置不考虑钢丝绳水平分力影响下，吊点位置取距离梁端x=0.207L=3.31m位置处进行吊装，吊梁钢丝绳穿过提前凿好的吊装孔内。Φ43钢丝绳破断拉力，Sb=43×43×50×10/1000kN=924.5kN，此时钢丝绳与梁体水平面夹角60°≥45°，符合要求。为了确保吊装时钢丝绳与梁板接触，对钢丝绳破坏（割断），起吊前加橡胶垫块。梁板吊装如图4所示。

图4 梁板吊装示意图

16米板梁最重边板重量为26T，Q=mg=26×10=260kN，

每根钢丝绳所受拉力为S=Q/（n× sinα）=260/（4×sin60°）=75kN。

钢丝绳安全系数：K=Sb/S=924.5÷75=12.32＞10

根据《起重吊装技术及安全技术》，直径43mm的钢丝绳满足吊装板梁使用要求。

（2）吊车型号选配。吊车工作半径取16m，，起重臂长约为30.5m。参考200t汽车起重机起重性能表，查得此时额定起重量为Q=36.5t＞Q1+Q2=26+2=28t，故200t汽车吊满足板梁起吊要求。200t汽车起重机起重性能参数如表1所示。3.5 吊装步骤

第一步：基础施工、布置安装609钢管支撑。

第二步：封锁时间200t汽车吊停在第3孔（铁路邻跨），吊除第4孔（铁路跨）的空心板梁，待吊机将拆除的梁板吊至炮车后，通过炮车将梁板外运后切割破

219

【施测鉴工】

住宅与房地产表1 200t汽车起重机起重性能参数

主臂半径

17.626.230.534.8

39.1

43.4

47.752.056.360.0

4.5110.093.076.05.0105.091.075.060.06.092.088.069.059.049.07.082.081.064.057.048.039.08.073.072.064.057.045.038.532.09.065.065.064.056.043.036.531.525.510.059.058.059.054.040.535.030.525.420.511.054.053.054.051.038.033.529.824.920.217.012.049.548.049.548.036.032.528.524.519.916.814.042.0

40.542.542.031.528.926.023.019.316.216.036.036.536.028.326.023.621.418.415.518.032.031.531.025.823.421.519.617.614.920.028.327.927.223.521.019.618.116.414.222.025.1

24.724.121.819.217.916.715.413.724.022.121.420.417.616.415.414.413.226.019.8

19.119.216.315.114.313.412.328.0

17.1

17.7

15.1

13.9

13.2

12.5

11.5

注：主臂支腿范围：8.875X8.3，回转范围：360度，主车配重：69t。

碎解体。

止坠落桥下，然后用气焊割开两侧立柱第三步：邻近营业线作业时，200t底部的连接钢板，收紧倒链，将防抛网汽车吊停在第2孔，吊除第3孔（铁路拉倒在内侧路面上，最后将其分成解成邻跨）的空心板梁，待吊机将拆除的梁小片，装车运走。防抛网拆除抗倾覆拉板吊至炮车后，通过炮车将梁板外运后锚断面图如图5所示。切割破碎解体。

4.2 护栏拆除

第四步：邻近营业线作业时，200t桥面护栏有内侧波形钢护栏和外侧汽车吊停在第6孔，吊除第5孔（铁路混凝土立柱护栏。内侧波形护栏因在防邻跨）的空心板梁，待吊机将拆除的梁抛网内，对铁路没有影响，可采用乙炔板吊至炮车后，通过炮车将梁板外运后切割分块进行拆除。外侧混凝土立柱护切割破碎解体。

栏拆除须在封锁点内采用混凝土切割机第五步：吊机依次后退吊除其他非将护栏进行切割分段，然后逐根将混凝土涉铁板梁，然后拆除搭设平台后，盖梁立柱沿底端切割，运出场外。在拆除护栏及立柱自上而下依次凿除下部结构。前，先采用移动防护棚架进行防护，将倒4 具体拆除施工工艺

链栓在护栏在内侧路面上，防止坠落桥下，确保每个分段后的护栏均有一个倒链拉设4.1 防抛网拆除

固定。同时封锁切割前，在护栏下方钢轨防抛网拆除采用乙炔切割，利用人前后3m范围内覆盖模板、草垫，防止切工分片拆除。防抛网拆除在封锁点内由割时个别不慎掉落的砼块砸伤钢轨。两端向中间进行，逐片拆除。拆除时，4.3 铰缝拆除及吊装孔设置

先用倒链将防抛网拉在内侧路面上，防

铰缝切割拆除作业在封锁点内进行，

图5 防抛网拆除抗倾覆拉锚断面图（仅示意一侧）

220

2019年6月

采用盘锯切割系统进行切割，切割完成后，对铰缝间的碎石混凝土全部清理干净。通过梁两端吊装孔，准确定位铰缝位置。边梁铰缝切割前，需对两侧边梁进行加固，并将吊机起吊钢丝绳捆牢，以防边梁侧翻。利用封锁点在接触网上方吊装一块1m宽竹胶板对接触网线进行防护。桥面铰缝切割对接触网线防护如图6所示。4.4 板梁拆除

梁板拆除先吊边梁后吊中梁的原则。

图6 桥面铰缝切割对接触网线防护示意图

吊梁起吊前需用小型液压千斤顶将两片梁进行短暂分离，以确保两片梁彻底分离，顺利吊装。当汽车吊就位后，由汽车吊先将牵引绳一端由吊装孔顺下，然后绕过梁底由另一个吊装孔穿出挂在汽车吊上，再由汽车吊通过提升牵引绳使吊梁钢丝绳绕经梁底与吊装孔将梁捆住。最后起吊各板梁、装上炮车，运到桥台后指定地点进行切割梁板、破碎处理，再统一外运。梁板分离如图7所示。铁路跨吊装如图8所示。

图7 梁板分离示意图

4.5 盖梁、立柱拆除

铁路跨涉及3#、4#墩盖梁邻近铁路拆除。本桥盖梁宽度1.5m，高度1.2m，长度7.5m，计算盖梁重量为（1.5×1.2×7.5）

×2.6t/m3

=35.1t，立柱直径为1.0m，最高为7.3m，理论重量=0.5×0.5× 3.14×7.3×2.5t/m3=14.3t。（以3#墩盖梁为例。）

施工方法：先将邻跨及次邻跨的盖梁、立柱凿除后，便于200t吊机出行，吊机停放在邻跨609钢管拆除后的吊机平台上后，4#墩盖梁吊装平台采用相同方法。

3#墩拆除须封锁下行线，在3个封锁点内完成。采用切割砼法将每根立柱沿盖梁底部下20cm处切割断开，把立柱和盖梁隔离开，然后采用汽车吊将盖梁整体吊装运输在指定位置，利用破碎机破除。在盖梁与柱断开前，必须将吊车

2019年6月

住宅与房地产

吊具、吊索安装完毕，且处于起吊状态。置破除。在墩顶设置吊装点，吊点距切采用2根φ43mm钢丝绳捆绑在盖梁距东割后的墩顶面80cm，采用取芯机沿柱西端头各1.7m处的位置（盖梁斜部端断面轴线凿出吊装孔，将吊索从吊孔中头与立柱间位置），吊车采用梁板吊装穿过，使吊机处于起吊状态。然后采用的200t的汽车吊。此时吊车工作半径取切割砼法将立柱从根部切割断开，采用8m，起重臂长约为30.5m，参考200t汽200t汽车吊吊运至炮车运出施工现场。车起重机起重性能表，查得此时额定起此时吊车工作半径取8m，起重臂长约重量为Q=64t＞Q1+Q2=35.1+2=35.1t，为30.5m，参考200t汽车起重机起重性故200t汽车吊满足板梁起吊要求。详见能表，查得此时额定起重量为Q=42t＞200t汽车起重机工况。

Q1+Q2=14.3+2=16.3t，故200t汽车吊立柱拆除同样采用此方法，将立满足板梁起吊要求。详见200t汽车起重柱与基础断开，整体吊装运输至指定位

机工况。盖梁吊装如图9所示。

图8 铁路跨吊装示意图

图9 盖梁吊装示意图

【施测鉴工】

在拆除盖梁前，搭设2.4m宽的脚手架将立柱包裹，搭设高度与盖梁底部平齐，在盖梁底部下50cm处搭设踏板，采用木板满铺，预留施工作业面。脚手架横向布局按照0.6m，纵向1.5m，中间采用十字交叉方式搭设，与立柱连接、防止脚手架倾覆，侵入限界。外侧采用密目网挂网和模板防护，以免切割时的混凝土块坠落至钢轨上。搭设后支架外侧离轨道中心线距离为4.8m，满足限界要求，立柱、盖梁拆除后将支架拆除。立柱搭设脚手架防护棚如图10所示。

图10 立柱搭设脚手架防护棚示意图

5 结束语

上跨既有线桥梁拆除施工安全风险大，通过科学合理的组织施工，验证了汽车吊拆除上跨既有线板梁的可行性。通过本工程的现场施工分析，只有全面、认真地科学组织施工，才能确保工程施工过程的安全、高效，为今后类似施工提供借鉴。参考文献：

[1]上海铁路局.上海铁路局营业线施工安全管理实施细则[Z].上海:上海铁路局,上铁运发[2012]586号.

[2]铁道部.铁路营业线施工安全管理办法[Z].北京:铁道部,铁运（2012）280号.

[3]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001.

221