索塔上横梁大体量临时支撑结构拆除安全技术

毕继鹏

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

随着国家桥梁工程建设的发展，高塔斜拉桥和悬索桥施工技术已得到空前提高，在高空作业中索塔横梁施工技术水平较高、安全风险及控制难度较大，对施工技术、安全保障控制措施的研究也是工程技术人员和从事安全管理人员主要目标和责任。索塔横梁施工完成后，其临时支撑结构在高空拆除技术和安全保障措施的研究尤为重要。为系统、深入研究高空大体量临时支撑结构的拆除工艺和安全保障措施，本文依托贵港苏湾大桥索塔上横梁支架拆除工艺技术，分析支架拆除过程中涉及的风险源，按照拆除步骤提出具体安全保障措施。

1 工程概况

贵港苏湾大桥为钢-混组合结构斜拉桥，桥梁跨越郁江，斜拉桥主塔为“H”型预应力钢筋混凝土结构，塔柱总高度111.0 m，设有上下两根横梁；上横梁位于塔柱顶端，为变高梁单箱单室顶板带挑壁断面，梁跨中高5.5 m，与塔柱交接处梁高7.0 m，净跨29.1 m，索塔上横梁施工临时支撑结构。

2 临时支撑结构形式

2.1 支撑结构基本组成

上横梁施工临时支撑结构采用型钢结构，从上到下共由7层结构组成，依次为：模板系统→型钢拱架结构→I20工字钢分配梁→321型贝雷梁→I56工字钢分配梁→卸落装置→牛腿托架结构。

2.2 支撑结构自重

根据各层结构设计样式和所用材料规格型号，分别统计主要结构自重，如表1所示。

表1 主要结构自重 单位：kg

3 拆除方案设计

3.1 拆除方案特点

落架体系安全可靠，便于开展标准化施工，施工速度快；节约作业空间，牛腿托架下落至梁上拆除，降低高空作业安全风险；大量节约租赁大型吊机成本。

3.2 拆除顺序

临时支撑结构拆除严格按照“先搭后拆，后搭先拆，先拆非承重结构，后拆承重结构，自上而下逐层拆除”，具体拆除顺序为：卸落装置→模板系统→型钢拱架结构→I20工字钢分配梁→321型贝雷梁→I56工字钢分配梁→牛腿托架结构。

3.3 拆除技术

在上横梁顶部设置两道双拼I56b工字钢作为扁担梁，吊杆采用8根Ф32 mm精轧螺纹钢，4台150 t大行程连续顶升千斤顶提升锚固，通过千斤顶、扁担梁、精轧螺纹钢等提升锚固系统将贝雷梁结构、拱架结构以及工字钢分配梁提升锚固，将分配梁下方的刚性卸落块拆除。4台千斤顶同步回程、稳步下落，贝雷梁、拱架结构回落至20 cm后，自上而下逐层拆除[1]。临时支撑结构机械设备配置包括：4台150 t千斤顶，PSB830精轧螺纹钢8 根/120 m，2台QTZ80塔吊，5 t和10 t的卷扬机各1台，1台10 m随车吊，2条10 t倒链。

3.3.1 吊杆承载力计算

吊杆采用Ф32 mm精轧螺纹钢制作[2]，每个吊点设置2根，4个吊点共设置8根；吊杆提升结构为钢拱架结构、I20工字钢分配梁、贝雷梁结构，总质量为119 197.5 kg；PSB830精轧螺纹钢[3]容许应力[f]=830 MPa，Ф32 mm截面面积As=804.2 mm2，计算每根吊杆的承载力。

总荷载值为：

代入数据，可得N总=119.197 5 kN。

单个吊点荷载值为：

代入数据，可得N单=297.993 75 kN。

每个吊点配置2根Ф32 mm精轧螺纹钢，将计算结构数据代入式（1），可得σ=185.273 MPa。

因此，σ=185.273 MPa≤[f]=830 MPa，精轧螺纹钢吊杆受力满足要求。

3.3.2 扁担梁承载力计算

采用Midas/Civil有限元软件建立提升结构整体数值计算模型[4]，对结构进行整体受力状态进行验算，吊杆单元类型设置为桁架单元，扁担梁在支点位置设置3个方向约束。提升结构数值计算模型如图1所示。

图1 提升结构数值计算模型

根据有限元计算结果，提取扁担横梁挠度、应力云图，如图2、图3所示。

图2 扁担梁竖向挠度云图

图3 扁担梁应力云图

双拼工字钢扁担梁在作业过程中，梁中部不施加反压荷载时，最大上拱值为11.58 mm；吊杆作用位置为悬臂端，最大下挠值为13.16 mm，其绝对挠度值为1.58 mm；双拼工字钢扁担梁组合最大应力产生在支点处，其值为135.9 MPa。

3.3.3 卷扬机提升能力计算

通过计算，单片三角形牛腿托架质量为13.11 t，采用1台10 t和1台5 t卷扬机共同吊装拆除，拆除时将三角牛腿切割成单片桁架，用卷扬机悬吊在横梁下拉至横梁投影外，吊运至主梁桥面再吊装至地面。单片桁架片质量13 t<15 t，满足吊装需求[5]。

4 安全控制技术

4.1 拆除技术与安全控制措施

4.1.1 拆除系统施工安全要求

上落梁及吊杆安装前针对塔司、信号工、司索工进行交底，保证通信畅通；上落梁安装时现场施工人员规范佩戴安全帽、安全带；上落梁安装工人施工前进行班前教育（高血压人员严禁施工）。

4.1.2 支架拆除步骤及安全措施

第一步，提升锚固支架系统、卸落块拆除、下落支架体系。采用倒链把一次分配梁固定在贝雷梁上开启油泵使千斤顶处于受力状态，每个千斤顶的顶升力须达到298 kN。卸落块拆除过程中为防止其坠落，在其顶面开孔并用U形卡扣与Ф12 mm钢丝绳连接固定（钢丝绳另一端固定在牛腿支架上），卸落块全部拆除后，千斤顶回油下落20 cm左右，结构体系回落到牛腿支架上，并进行临时固定。

第二步，拆除竹胶板、方木。拆除顺序由外向内，拆除的竹胶板、方木分3～5层码放在上横梁支架的安全通道上，后转运吊装到钢筋加工厂门口或S2～S4支架中间，通过货车场内倒运至材料场。

第三步，拆除型钢拱架。使用气割从拱架中间切割分段，操作过程中每解体一榀、移出一榀。分段解体的拱圈采用10 t倒链降至安全操作平台上，使用塔吊卸落地面后由运输车运至材料堆放场地。

第四步，拆除二次分配梁。二次分配梁拆除之前在贝雷梁的顶部每隔3 m设置一道倒立的梳齿板（卡住贝雷梁），梳齿板采用12槽钢直接焊接在二次分配梁上，防止二次分配梁在拆除过程中贝雷梁倾覆，二次分配梁使用塔吊直接吊运（倒链配合）至地面，用运输车运至材料堆放场地。

第五步，拆除贝雷梁。贝雷梁拆除前现场先制作一个小型的工具箱，吊装到贝雷梁顶部，在高空将贝雷梁肢解为两部分，肢解过程中的销子放在工具箱内吊装卸落，通过倒链、塔吊配合吊装至地面，用运输车运至材料堆放场地。

第六步，拆除一次分配梁。采用塔吊配合倒链吊装卸落用运输车运至材料堆放场地。

第七步，拆除牛腿托架。采用卷扬机进行卸落，上横梁箱式内预留6个吊装孔，卷扬机布置在上横梁顶部，通过卸落孔穿过钢丝绳固定在每拼牛腿托架上面；施工人员切割牛腿托架的上支点、下支点（切割50 cm），牛腿托架的上支点、下支点切割后由卷扬机垂直下放至主梁桥面板上，在桥面上将单拼牛腿二分割后，通过塔吊吊装至地面，利用运输车运至材料堆放场地。

4.2 风险源辨识

临床支撑拆除风险源辨识如表2所示。

表2 临时支撑拆除风险源辨识

5 结语

针对斜拉桥索塔上横梁施工临时支撑结构拆除技术的研究，系统分析了高空拆除技术中所涉及的安全隐患和风险源，准确辨识并排除风险源。通过理论分析，验证拆除体系中各设备和构配件的力学性能，确保拆除过程中主要受力构件的承载力安全可靠。对支撑结构拆除过程进行详细研究，针对安全隐患提出具体应对措施，确保结构每一步的拆除安全措施合理有效，为同类型工程提供指导依据。