上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构的制作方法

本实用新型属于桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构。

背景技术：

目前，我国既有电气化铁路增建第二线工程、更新改造工程较多，新建二线大部分线路紧邻既有铁路进行修建，既有铁路修建时标准低，受规划及投资限制均未预留二线线位，大部分上跨既有铁路桥梁在修建二线时需还建新桥拆除旧桥，才能满足新建二线路基工程施工需要。公路、市政工程升级改造时，改线受限时，原位升级改造公跨铁桥梁时，也需拆除既有桥梁，病害严重的公跨铁桥梁危及铁路运营安全时，也必须及时拆除消除隐患。

现如今，国内对上跨电气化铁路的跨线桥(具体指混凝土简支梁)进行拆除时，通常采用整体吊装整片梁体的拆除方案，实际拆除时需封停公路、中断行车，绕行后，整体爆破拆除。目前，比较常见的拆除方法还有基于修建临时便线的原位拆除方法，待临时便线开通后，中断既有铁路行车，利用破碎锤破除或采用定向爆破法拆除。但对修建于上世界70年代初的上跨既有铁路线的公路拱桥(即公跨铁拱桥)进行拆除时，由于被拆除拱桥的结构特殊，受当时钢材物资匮乏等因素影响，被拆除拱桥采用由素混凝土拱圈和浆砌片石铺装结构组成的明洞结构来实现公路跨越铁路立交通行需求，在当时是解决国道、乡村公路上跨铁路立交通行的主流及时代产物，但是无法整体吊装拆除，整体拆除难度非常大，尤其是当被拆除拱桥位于山区与河谷内时，施工场地狭小，整体拆除难度更大，基本无法实现。而采用基于修建临时便线的原位拆除方法进行拆除时，需施工临时便线，且临时便线开通后需中断既有铁路行车，再进行上跨桥原位拆除，但受既有车站站型、沿线村民聚居区拆迁难度大等原因限制，不具备修建临时便线的原位拆除实施条件，且采用修建临时便线的原位拆除时，改线投资大。因而，对施工现场受限且无法进行临时改线的上跨既有线拱桥进行拆除时，只能在确保不影响既有运营铁路运输、行车安全的条件下，利用日常维修“天窗点”进行原位拆除施工。

实际进行原位拆除时，由于被拆除拱桥的拱圈为素混凝土拱圈，并该拱圈的宽度与被拆除拱桥的横桥向宽度相同，由于拱圈的宽度较大且其宽度为5m～10m，因而被拆除拱圈的重量相当大，需采用300t以上吊车，但由于施工场地受限，大吨位吊车无法进入施工现场，并由于被拆除拱圈为素混凝土拱圈，对被拆除拱圈进行整体拆除与吊装时，拱圈极易出现断裂破碎并发生坠落，损害被拆除供桥下方接触网、线路钢轨、其它地下光电缆等行车设备并造成重大事故，因而拱圈整体拆除并吊装的方案受施工场地、素混凝土拱圈本身结构特点等因素限制，无法实施。但采用爆破法对被拆除拱圈进行拆除时，施工难度大，风险高，对既有铁路线造成的干扰非常大。经过综合分析，选取将被拆除拱圈沿宽度方向切割成多个待吊装拱圈，多个待吊装拱圈的横截面结构和尺寸均与被拆除拱圈相同，但各待吊装拱圈的宽度小于被拆除拱圈的宽度，这样采用小吨位吊车对各待吊装拱圈进行逐一吊装即可，实施起来风险和难度均较小。实际对各待吊装拱圈进行吊装时，与被拆除拱圈的宽度和重量相比，虽待吊装拱圈的宽度减小且重量减轻，但起吊时吊点位置和吊装方式选择也至关重要，由于待吊装拱圈为素混凝土拱圈，一旦吊点位置和吊装方式出错，则起吊时待吊装拱圈在平衡重心过程中极易出现起吊点所处拱圈截面上受到的剪应力大于混凝土抗剪强度的情况，导致待吊装拱圈在起吊点所处拱圈截面上发生折断，无法吊装拆除。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其结构简单、设计合理且吊装简便、使用效果好，在待吊装拱圈中部由左至右开设五个吊装孔并对五个吊装孔的布设位置进行具体限定，中部吊装孔对应的拱顶吊点不承担负荷，左侧的两个吊装孔共用一根钢丝绳且右侧的两个吊装孔共用另一根钢丝绳，起吊时左右两侧的钢丝绳在吊具上打滑直至受力平衡，解决各吊点的负荷分配问题，能简便、快速对待吊装拱圈进行平稳吊装。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征在于：包括一个位于被拆除拱圈一侧且对所述被拆除拱圈中的待吊装拱圈进行逐一吊装的吊机、一个支撑于待吊装拱圈底部的吊架和一个供吊机进行前后水平移动的吊机工作平台，所述被拆除拱圈为被拆除拱桥的拱圈且其为素混凝土拱圈，所述被拆除拱圈呈水平布设且其横截面为半圆形；所述吊机工作平台的上表面呈水平布设，所述吊机支撑于吊机工作平台上，所述吊机工作平台的上表面高度低于所述被拆除拱圈的底部高度；所述被拆除拱圈沿宽度方向由前至后分为多个所述待吊装拱圈，多个所述待吊装拱圈的横截面均为半圆形，多个所述待吊装拱圈的横截面结构和尺寸均与所述被拆除拱圈的横截面结构和尺寸相同；所述吊架为由多根型钢杆件焊接而成的弧形吊装架，所述弧形吊装架位于所支撑待吊装拱圈的正下方且其上表面与所支撑待吊装拱圈的底面接触；

所述待吊装拱圈中部由左至右开有五个吊装孔，五个所述吊装孔均布设于同一竖直面上，五个所述吊装孔均为圆柱形平直钻孔且其沿待吊装拱圈的外轮廓线由左至右布设，五个所述吊装孔的中心轴线均相交于所处待吊装拱圈的圆心o上；五个所述吊装孔包括一个位于待吊装拱圈拱顶的中部吊装孔、左右两个对称布设的上部吊装孔和左右两个对称布设的下部吊装孔，两个所述上部吊装孔与水平面之间的夹角均为45°，两个所述下部吊装孔的几何中心点均与所处待吊装拱圈的重心位于同一水平直线上；两个所述上部吊装孔分别为位于中部吊装孔左右两侧的左侧上部吊孔和右侧上部吊孔，两个所述下部吊装孔分别为位于中部吊装孔左右两侧的左侧下部吊孔和右侧下部吊孔；

所述吊机的吊具与待吊装拱圈之间设置有三根吊装绳，三根所述吊装绳均布设于同一竖直面上且三者由左至右分别为左侧吊绳、中部吊绳和右侧吊绳，所述左侧吊绳和右侧吊绳呈对称布设，所述中部吊绳呈竖直向布设；所述中部吊绳的上端固定在吊具上且其下端经中部吊装孔后固定在吊架上；所述左侧吊绳和右侧吊绳均挂装在吊具上；所述左侧吊绳的两端固定连接为一体，所述左侧吊绳的一端经左侧上部吊孔、吊架和左侧下部吊孔后与其另一端固定连接；所述右侧吊绳的两端固定连接为一体，所述右侧吊绳的一端经右侧上部吊孔、吊架和右侧下部吊孔后与其另一端固定连接。

上述上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征是：三根所述吊装绳均为钢丝绳。

上述上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征是：所述吊机工作平台为混凝土平台。

上述上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征是：所述被拆除拱桥位于左右两个边坡之间，所述被拆除拱桥为呈竖直向布设且跨越既有铁路线的浆砌片石砌筑结构，所述被拆除拱桥的中部下方设置有一个供所述既有铁路线穿过的中部明洞，所述中部明洞的洞顶为拱形且其左右两侧壁均为沿横桥向布设的竖向侧壁，所述被拆除拱圈为位于明洞洞顶的中部拱圈，所述中部拱圈为素混凝土拱圈，所述中部明洞的两个所述竖向侧壁对称布设于中部拱圈的左右两侧下方；所述浆砌片石砌筑结构以中部拱圈为界分为位于中部拱圈上方的拱上结构和位于中部拱圈下方的拱下结构，所述拱下结构支撑于地面上且其上表面与竖向侧壁的上表面相平齐；所述拱下结构以中部明洞为界分为左侧拱下结构和右侧拱下结构，所述左侧拱下结构和右侧拱下结构分别布设于中部明洞的左右两侧；所述左侧拱下结构分为与中部明洞紧靠的明洞左侧砌筑结构和位于明洞左侧砌筑结构左侧的左侧外部砌筑结构，所述右侧拱下结构分为与中部明洞紧靠的明洞右侧砌筑结构和位于明洞右侧砌筑结构右侧的右侧外部砌筑结构，所述中部拱圈支撑于明洞左侧砌筑结构与明洞右侧砌筑结构上；所述吊机工作平台为将先拆除拱下结构拆除后在地面上施工成型的平台，所述先拆除拱下结构为左侧外部砌筑结构或右侧外部砌筑结构，所述吊机工作平台位于所述先拆除拱下结构所处区域。

上述上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征是：所述吊架包括上部架体、布设于上部架体正下方的下部架体和连接于上部架体与下部架体之间的多个连接架，所述上部架体和下部架体均为由多根所述型钢杆件焊接而成的弧形支架；多个所述连接架沿吊架的轮廓线由左至右布设，每个所述连接架均为一个矩形支架，每个所述连接架均与上部架体和下部架体焊接固定为一体。

上述上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征是：所述左侧吊绳中位于吊具与待吊装拱圈之间的两个绳段分别为左侧内部绳段和位于所述左侧内部绳段左侧的左侧外部绳段，所述右侧吊绳中位于吊具与待吊装拱圈之间的两个绳段分别为右侧内部绳段和位于所述右侧内部绳段右侧的右侧外部绳段，所述左侧内部绳段、所述左侧外部绳段、所述右侧内部绳段和所述右侧外部绳段均为平直绳段，所述左侧内部绳段和所述右侧内部绳段之间的夹角为45°。

上述上跨既有线拱桥拱圈拆除用整体吊装结构，其特征是：所述型钢杆件为h型钢。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且投入施工成本较低。

2、待吊装拱圈上吊装孔数量和各吊装孔的布设位置设计合理，待吊装拱圈上吊装孔数量不存在过多或过少的现象，能有效解决单点吊装方式存在的起吊过程中待吊装拱圈的重心易发生偏转并且素混凝土拱圈翻转后使起吊点拱圈截面受到的剪应力大于混凝土抗剪强度，拱圈从吊点位置折断，无法吊装拆除等问题；同时，能有效解决双点吊装方式存在的起吊时待吊装拱圈在平衡重心过程中，一侧起吊点分布的荷载较大使起吊点拱圈截面受到的剪应力大于混凝土抗剪强度，导致拱圈从分布荷载较大的一侧吊点位置折断的问题。并且，待吊装拱圈上吊装孔数量不超过5个，能有效避免因吊装孔数量过多导致待吊装拱圈发生破损的问题。

实际吊装时，中部吊装孔对应的拱顶吊点，不承担负荷，主要作用为起吊过程中平衡重心。除拱顶吊点之外的四个吊点中，左侧上部吊孔和左侧下部吊孔对应的两个吊点采用同一根钢丝绳串接起吊，右侧上部吊孔和右侧下部吊孔对应的两个吊点采用同一根钢丝绳串接起吊，吊装平稳、牢靠，并且左侧下部吊孔和右侧下部吊孔与待吊装拱圈的重心位于同一水平面上，起吊时左右两侧的钢丝绳在吊钩上打滑直至受力平衡，解决各吊点的负荷分配问题，待吊装拱圈上除中部吊点之外的四个吊点上各自承担的负荷均为总负荷(即待吊装拱圈自重与吊架的自重总和)的四分之一，这样使除中部吊点之外的四个吊点所处拱圈截面上受到的剪应力小于混凝土抗剪强度，因而起吊过程中不会出现待吊装拱圈发生折断的现象。

3、吊机工作平台布设位置合理且施工简便，能满足现场狭窄的施工需求。

4、所采用的吊架结构简单、设计合理且加工简便、使用效果好，一方面便于吊绳固定，并能避免吊装孔处待吊装拱圈的内壁对吊绳进行磨损；另一方面由上至下对待吊装拱圈进行整体、平稳支撑，确保待吊装拱圈的整体性和稳固性，并且便于平衡待吊装拱圈的重心，确保吊装过程平稳、稳固，进一步确保起吊过程中不会出现待吊装拱圈发生折断的现象。

5、使用操作简便、使用效果好且实用价值高，在待吊装拱圈中部由左至右开设五个吊装孔并对五个吊装孔的布设位置进行具体限定，中部吊装孔对应的拱顶吊点不承担负荷，左侧的两个吊装孔共用一根钢丝绳且右侧的两个吊装孔共用另一根钢丝绳，起吊时左右两侧的钢丝绳在吊具上打滑直至受力平衡，解决各吊点的负荷分配问题，能简便、快速对待吊装拱圈进行平稳吊装，能有效解决起吊过程中待吊装拱圈发生折断的问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的吊装状态示意图。

图2为本实用新型被拆除拱圈所处拱桥的立面结构示意图。

图3为本实用新型被拆除拱圈的平面结构示意图。

图4为本实用新型待吊装拱圈上五个吊装孔的平面布设位置示意图。

图5为本实用新型待吊装拱圈上五个吊装孔的立面布设位置示意图。

图6为本实用新型吊架的立面结构示意图。

图7为本实用新型待吊装拱圈的吊装状态示意图。

附图标记说明:

1—吊机；2—被拆除拱桥；2-1—中部明洞；

2-2—竖向侧壁；2-3—中部拱圈；

2-4—明洞左侧砌筑结构；2-5—左侧外部砌筑结构；

2-6—明洞右侧砌筑结构；2-7—右侧外部砌筑结构；

3—边坡；4—吊机工作平台；5—吊具；

6—待吊装拱圈；7-1—中部吊装孔；7-2—左侧上部吊孔；

7-3—右侧上部吊孔；7-4—左侧下部吊孔；

7-5—右侧下部吊孔；8—吊架；8-1—上部架体；

8-2—下部架体；8-3—连接架；9-1—左侧吊绳；

9-2—中部吊绳；9-3—右侧吊绳。

具体实施方式

如图1、图6及图7所示，本实用新型包括一个位于被拆除拱圈一侧且对所述被拆除拱圈中的待吊装拱圈6进行逐一吊装的吊机1、一个支撑于待吊装拱圈6底部的吊架8和一个供吊机1进行前后水平移动的吊机工作平台4，所述被拆除拱圈为被拆除拱桥2的拱圈且其为素混凝土拱圈，所述被拆除拱圈呈水平布设且其横截面为半圆形，详见图2；所述吊机工作平台4的上表面呈水平布设，所述吊机1支撑于吊机工作平台4上，所述吊机工作平台4的上表面高度低于所述被拆除拱圈的底部高度；如图3所示，所述被拆除拱圈沿宽度方向由前至后分为多个所述待吊装拱圈6，多个所述待吊装拱圈6的横截面均为半圆形，多个所述待吊装拱圈6的横截面结构和尺寸均与所述被拆除拱圈的横截面结构和尺寸相同；所述吊架8为由多根型钢杆件焊接而成的弧形吊装架，所述弧形吊装架位于所支撑待吊装拱圈6的正下方且其上表面与所支撑待吊装拱圈6的底面接触；

结合图4和图5，所述待吊装拱圈6中部由左至右开有五个吊装孔，五个所述吊装孔均布设于同一竖直面上，五个所述吊装孔均为圆柱形平直钻孔且其沿所述被拆除拱圈的外轮廓线由左至右布设，五个所述吊装孔的中心轴线均相交于所处待吊装拱圈6的圆心o上；五个所述吊装孔包括一个位于所述被拆除拱圈拱顶的中部吊装孔7-1、左右两个对称布设的上部吊装孔和左右两个对称布设的下部吊装孔，两个所述上部吊装孔与水平面之间的夹角均为45°，两个所述下部吊装孔的几何中心点均与所处待吊装拱圈6的重心位于同一水平直线上；两个所述上部吊装孔分别为位于中部吊装孔7-1左右两侧的左侧上部吊孔7-2和右侧上部吊孔7-3，两个所述下部吊装孔分别为位于中部吊装孔7-1左右两侧的左侧下部吊孔7-4和右侧下部吊孔7-5；

所述吊机1的吊具5与待吊装拱圈6之间设置有三根吊装绳，三根所述吊装绳均布设于同一竖直面上且三者由左至右分别为左侧吊绳9-1、中部吊绳9-2和右侧吊绳9-3，所述左侧吊绳9-1和右侧吊绳9-3呈对称布设，所述中部吊绳9-2呈竖直向布设；所述中部吊绳9-2的上端固定在吊具5上且其下端经中部吊装孔7-1后固定在吊架8上；所述左侧吊绳9-1和右侧吊绳9-3均挂装在吊具5上；所述左侧吊绳9-1的两端固定连接为一体，所述左侧吊绳9-1的一端经左侧上部吊孔7-2、吊架8和左侧下部吊孔7-4后与其另一端固定连接；所述右侧吊绳9-3的两端固定连接为一体，所述右侧吊绳9-3的一端经右侧上部吊孔7-3、吊架8和右侧下部吊孔7-5后与其另一端固定连接。

其中，所述待吊装拱圈6的重心记作点m；重心是在重力场中，物体处于任何方位时所有各组成支点的重力的合力都通过的那一点。所述待吊装拱圈6的圆心o指的是待吊装拱圈6的外轮廓线或内轮廓线所处圆的中心。

本实施例中，所述吊具5为吊钩。

本实施例中，所述被拆除拱桥2位于左右两个边坡3之间，所述被拆除拱桥2为呈竖直向布设且跨越既有铁路线的浆砌片石砌筑结构，所述被拆除拱桥2的中部下方设置有一个供所述既有铁路线穿过的中部明洞2-1，所述中部明洞2-1的洞顶为拱形且其左右两侧壁均为沿横桥向布设的竖向侧壁2-2，所述被拆除拱圈为位于明洞2-1洞顶的中部拱圈2-3，所述中部拱圈2-3为素混凝土拱圈，所述中部明洞2-1的两个所述竖向侧壁2-2对称布设于中部拱圈2-3的左右两侧下方；所述浆砌片石砌筑结构以中部拱圈2-3为界分为位于中部拱圈2-3上方的拱上结构和位于中部拱圈2-3下方的拱下结构，所述拱下结构支撑于地面上且其上表面与竖向侧壁2-2的上表面相平齐；所述拱下结构以中部明洞2-1为界分为左侧拱下结构和右侧拱下结构，所述左侧拱下结构和右侧拱下结构分别布设于中部明洞2-1的左右两侧；所述左侧拱下结构分为与中部明洞2-1紧靠的明洞左侧砌筑结构2-4和位于明洞左侧砌筑结构2-4左侧的左侧外部砌筑结构2-5，所述右侧拱下结构分为与中部明洞2-1紧靠的明洞右侧砌筑结构2-6和位于明洞右侧砌筑结构2-6右侧的右侧外部砌筑结构2-7，所述中部拱圈2-3支撑于明洞左侧砌筑结构2-4与明洞右侧砌筑结构2-6上；所述吊机工作平台4为将先拆除拱下结构拆除后在地面上施工成型的平台，所述先拆除拱下结构为左侧外部砌筑结构2-5或右侧外部砌筑结构2-7，所述吊机工作平台4位于所述先拆除拱下结构所处区域。

实际施工时，所述被拆除拱圈的宽度不小于5m，所述待吊装拱圈6的宽度不大于0.75m。

本实施例中，所述被拆除拱桥2所处位置的施工区域狭窄，所述被拆除拱桥2全长为34m且其桥面宽度为10m，所述中部拱圈2-3的宽度与被拆除拱桥2的桥面宽度相同，因而中部拱圈2-3(即所述被拆除拱圈)的宽度为10m，所述中部拱圈2-3的厚度为60cm且其净跨为5.6m，所述中部拱圈2-3的净跨指的是中部明洞2-1的两个所述竖向侧壁2-2之间的间距。

本实施例中，所述中部拱圈2-3沿宽度方向由前至后分割为14个所述待吊装拱圈6。

实际施工时，可根据具体需要，对中部拱圈2-3中所包括待吊装拱圈6的数量以及各待吊装拱圈6的布设位置分别进行相应调整，只需每个所述待吊装拱圈6均能满足吊机1的吊装需求即可。本实施例中，所述吊机1为80吨吊机。

本实施例中，三根所述吊装绳均为钢丝绳。

并且，所述吊机工作平台4为混凝土平台。

如图1所示，本实施例中，所述吊机工作平台4为将右侧外部砌筑结构2-7拆除后在地面上施工成型的平台，能满足施工现场狭窄的吊装需求。

如图6所示，所述吊架8包括上部架体8-1、布设于上部架体8-1正下方的下部架体8-2和连接于上部架体8-1与下部架体8-2之间的多个连接架8-3，所述上部架体8-1和下部架体8-2均为由多根所述型钢杆件焊接而成的弧形支架；多个所述连接架8-3沿吊架8的轮廓线由左至右布设，每个所述连接架8-3均为一个矩形支架，每个所述连接架8-3均与上部架体8-1和下部架体8-2焊接固定为一体。本实施例中，每个所述上部吊装孔的中心轴线上均设置有一个所述连接架8-3，每个所述下部吊装孔的中心轴线上均设置有一个所述连接架8-3。

本实施例中，所述型钢杆件为h型钢。

实际加工时，所述型钢杆件也可以采用其它类型的杆件。

如图1所示，本实施例中，所述左侧吊绳9-1中位于吊具5与待吊装拱圈6之间的两个绳段分别为左侧内部绳段和位于所述左侧内部绳段左侧的左侧外部绳段，所述右侧吊绳9-3中位于吊具5与待吊装拱圈6之间的两个绳段分别为右侧内部绳段和位于所述右侧内部绳段右侧的右侧外部绳段，所述左侧内部绳段、所述左侧外部绳段、所述右侧内部绳段和所述右侧外部绳段均为平直绳段，所述左侧内部绳段和所述右侧内部绳段之间的夹角为45°。

对被拆除拱桥2进行拆除时，先由上至下对所述拱上结构进行拆除，使所述被拆除拱圈均露出在外；再由上至下对左侧外部砌筑结构2-5和右侧外部砌筑结构2-7分别进行拆除，待右侧外部砌筑结构2-7拆除后，在右侧外部砌筑结构2-7所处区域对吊机工作平台4进行施工，此时所述被拆除拱圈支撑于明洞左侧砌筑结构2-4和明洞右侧砌筑结构2-6上；待吊机工作平台4施工完成后，将吊机1移动到位，并使吊机工作平台4水平支撑于吊机工作平台4上。

采用吊机1进行吊装之前，先采用切割设备将所述被拆除拱圈沿宽度方向由前至后分割成多个所述待吊装拱圈6；待采用吊机1对各待吊装拱圈6逐一进行吊装，并将各待吊装拱圈6均吊装至预先设定的存放区域，完成所吊装待吊装拱圈6的拆除过程；待所述被拆除拱圈中的所有待吊装拱圈6均拆除后，对明洞左侧砌筑结构2-4和明洞右侧砌筑结构2-6分别进行拆除，完成被拆除拱桥2的拆除过程。

采用吊机1对任一个所述待吊装拱圈6进行吊装时，将该待吊装拱圈6通过吊架8和三根所述吊装绳吊装于吊机1的吊臂下方，再通过吊机1对待吊装拱圈6进行吊装。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。