摘 要：我國當前存在部分跨公路、鐵路裝配式梁橋，由于性能劣化需拆除新建，而由于受運營線路和改造空間、時間的限制，傳統的原位單片拆除單片安裝的施工工藝難以适應。本文以貴州省某公鐵立交橋為工程背景，提出一種裝配式T梁橋整體提升改造方法，具有施工簡便快捷、安全性高，對橋下交通無幹擾等特點，适用于跨運營線路、橋下空間受限、無法設立支撐裝置的公路或者鐵路梁橋的更換支座、頂升推移等改造施工，可以為相關工程提供借鑒經驗。

關鍵詞：裝配式T梁;整體提升;瞬時沖擊效應;頂推;移動同步性;

改革開放以來，我國國民經濟高速發展，基礎建設蒸蒸日上。公路建設高速發展，橋梁數量、總量迅速增加，但由于設計、施工、養護、超載運營等多方面的原因，橋梁安全狀況不容樂觀。目前橋梁最常用的改造方式為進行部分加固或拆除重建。常用的橋梁加固方法有:橋面補強層加固法、外包混凝土加固法、鋼闆粘貼加固法、噴錨混凝土加固法、改變結構受力體系的加固法、體外預應力加固法、減輕拱上自重加固法等方法。常用的橋梁拆除方法有:直接破除法、整孔吊裝拆除法、搭設支架分層分段拆除法、懸臂分段拆除法、頂升平移拆除法、浮吊分段拆除法、爆破法、綜合拆除法等方法。傳統的裝配式橋梁進行改造時常用單片拆除單片安裝的方法，此方法需要橋下淨空高，并要進行長期的交通管制，本文以貴州省某公鐵立交橋為工程背景，提出一種裝配式T梁橋整體提升改造方法，具有施工簡便快捷、安全性高，對橋下交通無幹擾等特點，适用于跨運營線路、橋下空間受限、無法設立支撐裝置的公路或者鐵路梁橋的更換支座、頂升推移等改造施工。

(1)工程背景

貴州某公鐵立交橋，上部結構為1×14m鋼筋混凝土T梁，橫向布置6片。橋梁全長29.8m，與滬昆鐵路交角90度，滬昆鐵路為雙線電氣化鐵路，上下行電氣化牽引線距離橋梁的T梁底最近20～30cm。該橋經檢測被評定為四類橋，但由于電線緊挨梁闆，無法加固，所以需對上部結構拆除、新建。受橋下鐵路運營的影響，每天隻有一小時的運營天窗可用于施工，拟采用整體式平移的改造方案，不但節約時間，提高工作效率，而且不用切割梁體，混凝土塊掉落到橋下的可能性減小，與分體式拆除的方案相比，對橋下運營線路的危害大大降低。

(2)提升系統

采用四根鋼管柱作為門柱，同時将橋台兩側橫向延長加固，形成鋼筋混凝土橫梁，以作為立柱的基座;鋼管柱頂部橫橋向設置端橫梁;端橫梁頂部為四根順橋向的縱梁;縱梁上設置有和滾軸式小坦克相關聯的移動橫梁;梁底下部設兜底橫梁，設置與移動橫梁相同。移動橫梁通過吊杆和兜底橫梁連接。

根據場地條件，因無法使用大型起重設備，各組成構件按輕量化、标準化的原則選用，每根端橫梁由7根56b工字鋼組成，每根縱梁由5根56b工字鋼組成，移動橫梁或兜底橫梁由4根40a工字鋼組成，門柱為D=1m鋼管柱，壁厚t=0.02m，上下設法蘭盤連接。吊杆采用精軋螺紋鋼。在滑道鋼闆上設置滾輪，移動橫梁與滾輪相連，以此在滑道上滑動。支架系統平面圖、支架系統橫斷面圖分别如圖1、圖2所示。

圖1 支架系統平面圖 下載原圖

(3)平移系統

梁底鐵路空間部分無法直接設置滑道，而完全依賴支架上部的滑道梁體移動穩定性差。為此，将下部支撐與支架懸吊的方式加以結合。将拖拉力作用的平面下移，直接作用到梁體，同時，在梁端一側鐵路運營空間外設置滑道，梁體一端通過設置豎向支撐在梁體下部滑道上移動。在待拆梁體的一端鑽孔連接鋼絲繩，采用卷揚機作為動力裝置帶動鋼絲繩控制待拆梁體平移出鐵路線。在沿移動方向的梁體後端設牽引點，見圖3。

圖2 支架系統橫斷面圖 下載原圖

圖3 梁體後端牽引點示意圖 下載原圖

由于靜動摩擦力系數不同，為克服靜摩擦力需對梁體施加較大的頂推力，而這可能造成梁體由靜到動的瞬間産生沖擊。

将待拆橫梁簡化為一個長方體質量塊，鋼柱及與端橫梁省略，四根鋼縱梁和滑道(包括滾輪式小坦克)簡化為固定不動的兩個長方體條狀結構，頂部移動橫梁簡化為一個長方體質量塊，該質量塊通過兩根吊杆與下部質量塊相連。如圖4所示。取動摩擦系數為0.03，靜摩擦系數為0.07和0.15。

由上圖可知，整個移動過程為下面待拆梁體勻速移動，移動橫梁則為走走停停。當靜摩擦系數為0.07時，移動橫梁在移動過程中不能超過待拆梁體右端，即移動橫梁無法追上下部的梁體，一直處于滞後狀态，且吊杆一直向右傾斜。而當靜摩擦系數為0.15時，移動橫梁在移動過程中能超過待拆梁體的右端，即移動橫梁追上并超過了下部的梁體，吊杆也出現右傾—豎直—左傾這樣一個過程。此外，上述這兩種情況下，梁體吊點應力波動峰值出現的位置也不一樣。在一個周期内，靜摩擦系數為0.07時，橫梁移動到吊杆豎直位置時，梁體吊點應力達到最大;靜摩擦系數為0.15時，橫梁從移動到初始靜止位置時，梁體吊點應力達到最大。

圖4 梁體移動簡化模型 下載原圖

圖5 μs=0.07待拆梁體吊點處單元應力、橫梁位移、吊點位移圖 下載原圖

圖6 μs=0.15待拆梁體吊點處單元應力、橫梁位移、吊點位移圖 下載原圖

吊杆剛度對沖擊效應會帶來一定的影響，而實際工程中不可能無限增大吊杆半徑，考慮增加輔助斜拉杆，見圖7。以μs=0.15，μk=0.03，吊杆半徑為3cm時，以拉力控制待拆梁的移動，計算結果見圖8。

增加斜拉杆後，在移動過程中待拆梁體吊點處單元沒有出現應力突變，沖擊效應得到遏制。分析其原因，下部梁體受到的力會通過斜拉杆直接傳遞到移動橫梁，這樣豎向吊杆不會出現由于傾斜産生的瞬态慣性運動及彈性波動，故沖擊效應大為改善。

為減小沖擊效果，考慮在頂推待拆梁體的過程中，在移動橫梁後方設頂推頂推裝置推動橫梁平移。以μs=0.15，μk=0.03，吊杆半徑為3cm，對兩梁體分别施加相同的位移荷載來進行模拟，見圖9。在移動橫梁加力頂推之後，除初期1～2s階段外，待拆梁體應力在移動過程中基本保持不變，梁體沖擊效應得到了明顯的改善。分析其原因，就初期1～2s而言，由于本次模拟施加的是位移荷載來強制梁體移動，所以在梁體開始移動時，由于由靜到動的瞬态變換緻吊杆産生彈性波動，不可避免的造成了梁體上吊點處單元應力突變的情形，之後趨于穩定。

圖7 增加加斜吊杆後的計算模型 下載原圖

圖8 設斜拉杆前後待拆梁體吊點處單元應力對比圖 下載原圖

圖9 同步頂推前後待拆梁體吊點處單元應力對比圖 下載原圖

根據以上分析，在施工過程中采用了提升滑道平整度、在滑道與滾輪式小坦克之間塗抹潤滑劑以減小摩擦系數、增設輔助斜拉杆、增設移動橫梁頂推裝置等措施，以減小梁體頂推瞬間沖擊效應的影響。

與建築物整體提升邊界不同，橋梁移動時因中間懸空一端無法在下部設置滑道，隻能通過吊杆支承将該梁端滑道上移，梁體一端通過剛性支撐設置于梁底滑道上，另一端與柔性吊杆連接，整體頂推時，存在剛柔兩種支撐邊界。

(1)吊杆半徑對同步性影響

選取兩種不同的吊杆半徑，在材質等條件不變的情況下僅改變吊杆半徑，分别為4cm與1cm時，對比下部橋梁吊點與移動橫梁吊點的位移差值變化情況。

圖1 0 吊杆半徑對上下梁體移動位移差值的影響 下載原圖

相同材質和長度的情況下，吊杆半徑大的位移差值小。吊杆半徑R=4cm時，移動橫梁和下部橋梁位移差值最大為28.7cm,R=1cm時最大為32.9cm，位移差值越大，移動的同步性越差，對結構的沖擊效應和穩定性勢必帶來不利的影響。

(2)吊杆與梁體連接方式對同步性影響

吊杆與梁體連接方式可分為吊杆兩端剛接、吊杆兩端鉸接、吊杆一端鉸接一端剛接。取靜摩擦系數μs=0.15，動摩擦系數μk=0.03，吊杆半徑為3cm。三種情況分析結果見圖11所示。

圖1 1 吊杆與梁體不同連接方式對上下梁體移動位移差值的影響 下載原圖

吊杆與上下梁體全部剛接時，位移差值最小，全鉸接位移差值最大，一剛接一鉸接時位移差值介于兩者之間。主要是由于剛性連接時吊杆會傳遞彎矩，和鉸接同等變形時會産生更大的水平力，因此提供相同拉力時剛接的變形更小，上下梁體位移的不同步性将得到明顯改善。

根據以上分析，在施工過程中采用了加粗吊杆、增設輔助斜拉杆，将吊杆與梁體方式設置為剛接等措施，以減小頂推過程中上下梁體的不同步性。

傳統的裝配式橋梁進行改造時常用單片拆除單片安裝的方法，此方法需要橋下淨空高，并要進行長期的交通管制，本文以貴州省某公鐵立交橋為工程背景，提出一種裝配式T梁橋整體提升改造新方法，給出了提升系統、平移系統等結構組成形式。

在結構平移初期，由于柔性吊杆的彈性波動、靜動摩擦的瞬态切換、移動橫梁與待拆梁體的非同步性移動等原因，梁體移動産生了沖擊效應，且呈現周期性。靜動摩擦系數差值越大、吊杆自身剛度越小，沖擊越明顯。可采用提升滑道平整度、在滑道與滾輪式小坦克之間塗抹潤滑劑以減小摩擦系數、增設輔助斜拉杆、增設移動橫梁頂推裝置等措施，以減小梁體頂推瞬間沖擊效應的影響

整體頂推時存在剛柔兩種支撐邊界，由此導緻了下部梁體與上部橫梁移動的非同步性。可采用加粗吊杆、增設輔助斜拉杆，将吊杆與梁體方式設置為剛接等措施，以減小頂推過程中上下梁體的不同步性。

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