SPMT工法：實現(xiàn)橋梁快速施工

1、SPMT工法：實現(xiàn)橋梁快速施工就目前不堪重負(fù)的城市交通情況而言，對城市路網(wǎng)中關(guān) 鍵節(jié)點的橋梁進(jìn)行維修、加固、置換、改造可謂雪上加霜。 特別是諸多橋梁上部結(jié)構(gòu)置換工程，所遇到的最大問題已不 再是橋梁結(jié)構(gòu)本身，而是如何避免在交通高峰期時阻斷道路。 在此背景下，快速施工工法已成為制約工程設(shè)計、實施最為 關(guān)鍵的問題。進(jìn)入 21世紀(jì)以來，歐美各國相繼開展了橋梁 快速施工技術(shù)的研究和應(yīng)用，并在大型平板運輸車的基礎(chǔ)之 上研發(fā) “ SPMT Self-propelldmodular transporter ）設(shè)備。 以德國 Scheuerle 、荷蘭 mammoet 、比禾U時 sairens 公司為 代表的

2、世界知名大型機械制造商依托其強大的研發(fā)和生產(chǎn) 能力，進(jìn)行了多座橋梁的改造工程。美國橋梁界采用SPMT工法，2007年初至2011年底已完成100多座橋的施工。美 國猶他州已將該工法列為推薦工法，并制定了以SPMT為核心的快速施工技術(shù)規(guī)程和 Accelerated BridgeConstruction Manual for Moving Utah Bridges using SPMTsJune2009（UDOT 使用SPMT移動橋梁手冊）， 逐漸形成了橋梁快速施工技術(shù)的體系，經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯。 工程案例如圖1所示。國內(nèi)也已經(jīng)初步具備了基于“ SPMT 設(shè)備進(jìn)行橋梁上部結(jié)構(gòu)整體安裝的技術(shù)條件。實

3、施條件 整體置換工法在加速更換橋梁進(jìn)度的過程中具有兩方面顯著優(yōu)勢：一方面它可以迅速地移走舊橋的整體結(jié)構(gòu)，而無須 在現(xiàn)場進(jìn)行清除；另一方面它還可以將預(yù)制橋梁從臨時工作 區(qū)域運輸?shù)綐蛄鹤罱K位置。這種工法的優(yōu)點是可以大大減少 施工所引致的道路封鎖時間。具備下述必要條件時則可以考 慮選用此工法：一是現(xiàn)場條件。現(xiàn)場要求橋位附近有足夠廣 闊的臨時工作區(qū)，滿足舊梁堆放或拆解，新梁在支架上整體 預(yù)制或拼裝的所需空間；臨時工作區(qū)域的地質(zhì)條件要滿足各 種承重的需求；不論建造過程還是運輸過程，從臨時作業(yè)區(qū) 到最終橋位的走行路線上必須滿足“SPMT運輸所必需的凈寬、凈高空間需求、道路平整度、路面及地下構(gòu)筑物承載能 力

4、等方面的要求。二是舊橋主梁損傷結(jié)構(gòu)承載能力。舊梁損 傷部位的結(jié)構(gòu)性能決定了是否能夠使用整體置換施工技術(shù)。首先應(yīng)對既有損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評價，判斷在拆除橋梁的 全過程中，損傷部位的結(jié)構(gòu)性能是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)。其中包括結(jié)構(gòu)體系、邊界條件、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)、變 形狀態(tài)、剩余承載力及整體或分塊結(jié)構(gòu)在解除約束、頂升、 運輸?shù)热^程中的穩(wěn)定性評估。三是新梁結(jié)構(gòu)形式。新梁的 結(jié)構(gòu)形式除滿足永久狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力要求外，還必須滿足梁 體運輸、架設(shè)過程中的結(jié)構(gòu)受力和變形要求及結(jié)構(gòu)在架設(shè)過 程中和使用全過程中所需的穩(wěn)定性，且重量要在運梁車可承 爻范圍之內(nèi)。運輸體系整體置換工法的核心設(shè)備是“SPMT車做根據(jù)橋

5、梁的重量選擇“ SPMT的模塊數(shù)量和組合方式。對于液壓自行 式模塊運輸車，應(yīng)具有一定承載力；自帶動力，能夠自行且 方便操作；具有整體舉升和下降功能；能夠保持車面為一個 平面；具有直行、斜行、橫行、中心回轉(zhuǎn)、擺轉(zhuǎn)等多種運行 模式（如圖2所示）；通過總線控制系統(tǒng)，可以兩臺車或多 臺車聯(lián)合協(xié)同作業(yè)（如圖 3所示）?！?SPMT工法的技術(shù)關(guān)鍵 之一是根據(jù)橋梁的構(gòu)造特點構(gòu)建運輸體系，梁體在運輸、拆 除、架設(shè)過程中的支承體系不變，相對變形不超過容許值。多車聯(lián)動可采用在運梁車間加裝分配梁，實現(xiàn)二者之間力的 傳遞，并通過可調(diào)節(jié)反力支撐裝置，控制主梁各支撐點的相 對位移，保證主梁臨時支點間相對幾何關(guān)系在運輸過程

6、中不 因道路縱橫坡度變化而改變。通過運梁車、CAN總線多車同 步控制系統(tǒng)、多點千斤頂數(shù)控支點同步控制系統(tǒng)、三維微調(diào) 系統(tǒng)共同組成運輸主梁的支撐設(shè)備體系。如圖4所示。橋梁結(jié)構(gòu)形式各異，質(zhì)量分布不均，分散布置在其下的液壓缸承 載力也不盡相同。此時“ SPMT設(shè)備將通過適當(dāng)?shù)囊簤嚎刂葡?統(tǒng)自動調(diào)整，以適應(yīng)橋梁上部負(fù)載。為實現(xiàn)頂升力與相對位 置的同步，須進(jìn)行壓力、位移、應(yīng)力實時監(jiān)控，據(jù)此判斷梁 體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力是否超過允許值。我國在大型平板運輸車的制 造能力上近年來取得了飛速發(fā)展，已有鄭州新大方、武漢橋 機、上海猛狎等多個廠家具備生產(chǎn)和研發(fā)能力，并在京石高鐵、京滬高鐵等鐵路工程大量使用了600-900t的

7、大型平板運輸車運輸鐵路箱梁，東海大橋采用1600t液壓平板運輸車運輸50米預(yù)制箱梁。如圖5所示。后續(xù)工作舊橋移除及新梁預(yù)制、運輸、安裝就位的全過程，需要根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力、運輸工藝特點，制定有針對性的監(jiān)控 測量方案。設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)損傷結(jié)構(gòu)和新梁結(jié)構(gòu)在實施過程中的受力、變形、應(yīng)變和全過程所需的穩(wěn)定性，給由各工況 條件下的正常值、預(yù)警值和危險值。根據(jù)監(jiān)測方案與運輸方 案對橋體穩(wěn)定性和“ SPMT工法的一致性進(jìn)行評價。連續(xù)監(jiān)測 各工序流程，得由各階段梁體的位移與控制截面應(yīng)變數(shù)據(jù)，當(dāng)超過設(shè)計預(yù)警值時必須立刻停止操作，并查找原因，必要時須將梁體移回臨時場地。橋梁結(jié)構(gòu)整體置換工法要求對車輛性能、液壓機械設(shè)備精細(xì)控制、橋梁受力、變形狀況分析、 施工管理、監(jiān)控測量技術(shù)等進(jìn)行多方面多手段的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、靈活應(yīng)用，這樣才能發(fā)揮“ SPMT工法的優(yōu)勢,確保全過程的 可靠、安全、精確、快速實施，取得最大的社會經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)橋梁需要維修、加固、改造，尤其城市橋梁需要拆除舊梁、 置換新梁時，如何減少施工對公共交通的干擾，減少中斷高 速公路收費帶來的費用賠償，減少大量車輛繞行帶來的能源 消耗、人員成本支由，減少大眾由行時間消耗的綜合社會經(jīng) 濟(jì)成本，這個課題已經(jīng)超越橋梁結(jié)構(gòu)本身，成為制約工程設(shè) 計、實施最為關(guān)鍵的問題。 以