一种梁格分解加固拆除上跨既有铁路连续梁桥的方法

摘要

本发明属于桥梁施工领域，一种梁格分解加固拆除上跨既有铁路连续梁桥的方法，通过纵向梁格划分、贝雷梁桁架安装加固、吊装设备安装、梁格切割和吊装移运对铁路连续梁桥进行分解拆除，缩短整个桥梁拆除工期，对铁路运营的影响降至最低，提高拆除效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种拆除既有铁路连续梁桥的方法，特别是一种梁格分解加固拆除上跨既有铁路连续梁桥的方法，属于桥梁建筑施工技术领域。

背景技术

在危桥中，有部分桥梁上跨正在运营既有铁路干线，由于铁路运营不能中断，在繁忙的铁路线上不可能像一般的桥梁那样长时间封闭交通进行拆除施工，而铁路“天窗”时间极其有限，在既有铁路上的桥梁拆除方法以及拆除过程中如何保证既有铁路行车安全显得尤为重要，也给拆除旧桥提出了很多全新的课题。目前，国内常用的上跨既有铁路旧桥拆除方法有如下几种：

1.在铁路临时封锁期间采用汽车吊或架桥机等吊装机械直接将旧桥的梁部结构吊起运至铁路安全区以外后拆解。此种方法主要适用于空心板、T梁、小箱梁等小跨度简支梁结构，且要求梁部结构的受力状态应相对较好，能够满足吊装期间的受力要求。

2.在铁路上方、既有上跨桥梁部结构下方搭设支架平台，然后在平台上直接将梁体进行分块解体，然后整块吊移后凿除弃运。此种方法主要适用于吨位较大的连续箱梁、连续刚构等整体结构，也适用于空心板、T梁、小箱梁等小跨度简支梁结构。

3.修建铁路临时便线过渡，将铁路改移到临时便线行车后原位拆除既有桥。此种方法适用于任何桥梁结构，但铁路线路应具备改移便线的条件。

随着中国经济的发展，多数工程项目在空间上体现出人口密度大、场地狭小、地下障碍物多的特点，导致便线过渡拆桥的方法难以适用。

对于跨越电气化铁路的桥梁，搭设拼装棚架施工工序复杂，工期长，占用铁路“天窗”时间多，对铁路运营影响较大，诸多困难因素导致采用搭设拼装支架平台拆除既有桥的方法越来越少。

采用汽车吊或架桥机逆安装法对上跨铁路的既有桥进行拆除，是一种安全经济、行之有效的桥梁拆除方法。但是，对于连续箱梁或连续刚构梁等整体连续结构，因其吨位较大，受力复杂，使采用吊装拆除既有桥梁的方法难以适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种梁格分解加固拆除上跨既有铁路连续梁桥的方法，通过纵向梁格划分、贝雷梁桁架安装加固、吊装设备安装、梁格切割和吊装移运对铁路连续梁桥进行分解拆除，缩短整个桥梁拆除工期，对铁路运营的影响降至最低，提高拆除效率。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种梁格分解加固拆除上跨既有铁路连续梁桥的方法，步骤如下：

1）对既有单箱三室连续梁进行建模计算，确定梁格划分方案，将单箱三室连续梁划分成以腹板为主体的工字型单片混凝土纵梁、；

2）拆除桥面设施；

3）对混凝土箱梁顶、底板进行局部切割，钻吊装孔；

4）依据梁格法计算的划分方案，分别在划分后的各单片混凝土纵梁、上方组拼贝雷梁桁架、；

5）在贝雷梁桁架、与单片混凝土纵梁、之间搭设工字钢分配梁、；

6）施工单片混凝土纵梁的临时支墩；

7）架桥机组装过孔，钢丝缆绳穿孔绑固，吊带穿孔将贝雷梁桁架、工字钢分配梁、单片混凝土纵梁绑固，绑固后采用导链拉紧；

8）采用金刚锯及绳锯配合施工，按步骤1）划分的梁格将待吊装梁体进行纵向切割；

9）单片混凝土纵梁切割分解完成后，临时支墩受力，架桥机进行提梁试吊；

10）架桥机提梁试吊确认一切正常后，正式起吊提梁，并进行运梁及后移过孔后，将单片混凝土纵梁移运至铁路范围以外破解拆除；

11） 重复步骤7）、8）、9），将剩余单片混凝土纵梁逐一吊起移运后拆除。

所述的步骤2）中的桥面设施包括桥面铺装、人行道、防撞墙和防护网。

所述的步骤4）依据梁格法计算的划分方案，再按划分后的各单片混凝土纵梁（1）进行加固和切割。

所述的工字型单片混凝土纵梁的上端连接有工字钢分配梁，工字钢分配梁上端固定连接有贝雷梁桁架，贝雷梁桁架底部通过连接有吊带，吊带下端通过导链连接单片混凝土纵梁的底部，架桥机通过钢丝缆绳穿过工字钢分配梁与单片混凝土纵梁连接。

本发明带来的有益效果为：

（1）梁体的纵向梁格划分与切割

梁体的纵向梁格划分与切割的关键在于采用合理的梁格划分方式和正确的等效梁格刚度。将连续箱梁在各腹板之间沿纵向划分成多片纵梁，按剪力-柔性梁格理论，整体箱梁横截面上的纵向弯曲应力与承受着与上部结构相同曲率的单片纵梁的应力近似。切割位置的微小变动会改变梁格惯性矩的相对值，从而引起不同的弯矩分配值。通过强制移轴，使各单片纵梁中性轴与原箱梁中性轴基本重合，等效纵梁抗弯刚度，按这样的刚度等效原则，将整体箱梁纵向划分为等效梁格，划分后的单片纵梁与原箱梁挠曲近似恒等，按划分后的梁格将梁体沿纵向切割后，可将整体箱梁分解为以腹板为主体的多条T型或工字型纵梁，且各单片纵梁的弯矩、剪力和扭矩等同于分解前原箱梁实际结构部分的内力，保证分解后各单片纵梁的相对稳定。

（2）分解纵梁采用贝雷梁加固

在分解后的单片纵梁上采用贝雷梁桁架对其进行加固，在每片纵梁上采用2~4排贝雷梁放置于梁顶，使用吊带及导链绑固。待混凝土梁片纵向切割分解完成后，单片的混凝土纵梁和贝雷梁桁架共同受力，形成近似的组合梁结构以提高其承载能力。对于单片混凝土梁进行受力分析，其受力体系为多吊点的连续梁，由于吊点跨度的减小使其所受内力大大降低。对贝雷片桁架，其约束为架桥机的两个钢丝绳吊点，形成一个简支悬臂梁，混凝土连续梁对所有绑固点的拉力视为对贝雷片桁架的外力，根据受力分析确定贝雷梁片的组装形式。通过贝雷梁加固后形成组合梁结构，大大提高了梁体的刚度和承载能力，满足吊装等工况的受力要求，保障吊装移梁过程的安全。

（3）连续梁受力为超静定体系，且公路、市政桥梁整幅宽度较宽，为空间受力结构，所以正常情况无法采用汽车吊、架桥机等吊装机械。梁体的纵向梁格划分与切割的作用是将原本较宽的大吨位整体箱梁分解成小吨位单片窄梁，目的是可以采用架桥机等设备对梁体进行吊装作业。本发明采用梁格法将连续梁进行科学的分解，原来的整体箱梁转换成单独受力的单片纵梁，减小了梁体的横向宽度，降低了吊装吨位，使梁体可以采用架桥机等吊装设备进行吊装作业。

（4）在单片纵梁上安装贝雷片桁架，使贝雷片桁架与单片的混凝土梁形成组合梁共同参与受力，这样的结构体系受力明确，模拟计算结果与实际受力接近，满足吊装时结构的承载力要求，保证整个桥梁拆除过程中对既有铁路行车的安全。

附图说明

图1为单箱三室连续梁横断面结构示意图。

图2为梁格划分切割示意图。

图3为单片混凝土纵梁的贝雷梁加固示意图。

图4为架桥机吊装示意图。

其中，1-单片混凝土纵梁，2-贝雷梁桁架，3-吊带，4-导链，5-钢丝缆绳，6-工字钢分配梁，7-架桥机，8-临时支墩。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种梁格分解加固拆除上跨既有铁路连续梁桥的方法，对连续梁的单片混凝土纵梁1进行划分，再通过贝雷梁桁架2对单片混凝土纵梁1进行加固，再对梁体进行分割，最后通过架桥机7进行起吊，移运拆除，完成既有铁路连续梁桥的拆除。

具体步骤如下：1）首先把连续箱梁沿纵向按梁格进行划分，在划分梁格构件的纵梁时，受力线或构建中心线应重合，根据原箱梁结构的受力情况来划分网格，保持梁格构件截面的型心与原箱梁结构一致。将分散在箱梁每一区段内的弯曲刚度和抗扭刚度集中于最邻近的等效梁格内，使得原箱梁结构和对应的等效纵向梁格挠曲尽量恒等，在任一梁格内的弯矩、剪力和扭矩等于梁格划分前原箱梁实际结构部分的内力，这样，可将整体箱梁划分成以腹板为主体的多条T型或工字型纵梁。

梁格划分后，在划分后的各片纵梁上方组拼装贝雷梁桁架2进行加固，贝雷梁桁架2数及组装形式根据梁跨、吊点位置及其他受力工况计算确定，一般采用2~4排纵向梁片连成一组，每排贝雷梁桁架2的中心距一般为45~60cm，各排贝雷梁桁架2之间用标准型或现地特制支撑进行联结。

划分后的各片纵梁与组装的贝雷梁桁架2使用吊带及导链绑固成整体，绑固点位置及数量根据既有梁体状态及受力情况计算确定，加固后贝雷梁桁架2与混凝土梁形成整体共同受力，形成一种钢混叠合梁结构以加强承载能力。

以梁格法划分的单片纵梁为单位，拼装架桥机7，并进行过孔作业，架桥机7吊点应设置在贝雷梁底部、连续梁的中支点根部，整个吊装受力的传导方向为吊装缆绳→分配横梁→贝雷梁→吊带→单片纵梁，吊装时贝雷梁与混凝土纵梁整体受力为简支悬臂体系；

待贝雷梁、架桥机7全部安装完成后，采用金刚锯及绳锯配合施工，按前一阶段划分的梁格将梁体进行纵向切割，纵缝切割完成后连续梁原有约束解除，梁体实现体系转换；

最后架桥机7起吊，按架梁的逆安装法将分解后的单片纵梁逐一移运拆除。

其中，工字型单片混凝土纵梁1的上端连接有工字钢分配梁6，工字钢分配梁6上端固定连接有贝雷梁桁架2，贝雷梁桁架2底部通过连接有吊带3，吊带3下端通过导链4连接单片混凝土纵梁1的底部，架桥机7通过钢丝缆绳5穿过工字钢分配梁6与单片混凝土纵梁1连接，单片混凝土纵梁1切割完成后，临时支墩8受力，架桥机7提梁试吊后，正式提梁，并进行运梁、后移过孔，将单片混凝土纵梁1移运至铁路范围以外进行破解拆除。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，也应视为属于本发明的保护范围。