高文柱、王磊
苏州大方专用汽车有限公司苏州 215151
1 研究背景
目前城市桥梁上部结构快速更换主要方法有机械化或爆破拆除+模块化现场拼装技术、预制桥梁推拉更换法、专业设备骆驼更换法。其中，机械化或爆破拆除+模块化现场拼装技术不仅存在安全风险，而且在整个施工期间仍然会较长时间封闭交通，经济性和适用性较差；预制桥梁推拉更换法对桥梁边坡施工空间有一定要求，新建桥梁施工过程中对交通影响较大，经济性一般、适应性较差；专业设备骆驼更换法设备专业化程度过高，适应性和智能化较差，桥梁现场机械拆除对交通影响较大。
为解决上述问题，宝钢工程苏州大方专用车辆有限公司针对现有城市桥梁（单孔跨度≤50m、桥下净空4～10m的跨线及过江桥梁）更换空间狭窄有限、环境复杂、技术难度高、交通影响大等特点，通过系统研究、理论分析、数值模拟、试验研究和工程论证，设计、制作了城市桥梁上部结构智能化更换装备，突破了现有国内桥梁更换技术、适应性的限制以及装备在模块化、通用化、智能化方面的不足。
2 设计
城市桥梁快速更换装备是基于自动导航技术，整体承载能力≥3000t、多组设备行走同步误差≤15mm的模块化运输设备；建立了适用于快速更换的模块化城市桥梁施工体系及其设计方法；形成了城市桥梁上部结构快速拆除、模块化结构快速安装及其智能控制技术；实现了低交通影响下既有城市桥梁快速更换，确保了桥梁结构、交通、施工、环境和工程质量安全。
城市桥梁上部结构智能化更换设备按支撑方式分为桥梁顶升和提升两种设计方案。
1）桥梁顶升解决方案：在SPMT模块车上设计专用支撑支架，利用SPMT自带的顶升系统或液压千斤顶将梁顶离桥梁底部（底板外侧）支撑位置；
2）桥梁顶升方案：在SPMT模块车上设计专用支撑支架，支架顶部设置专用顶升梁。通过SPMT模块车将梁移至桥面上方，并通过精轧钢筋或钢绞线将梁体与梁连接。利用SPMT自带顶升系统或液压千斤顶将顶升梁及梁体进行顶升、拆除。
3.结构形式
自走式模块化车辆采用模块化设计，由动力模块单元（PPU）、4轴模块单元、6轴模块单元等组成。各单元可以方便快捷地拼接在一起，并可根据运输需要组合成不同的车组。模块之间采用方便快捷的连接方式，让车辆的组装变得像玩积木一样简单。
每个动力模块单元（PPU）配备一个远程控制箱，用于对模块车进行远程控制。发动机油压、油温、水温、高压滤清器状态、出油和回油滤清器状态、液压油温度等均显示出来。模块车配备液晶显示屏，可显示车速、悬架液压缸压力等参数。配备控制单元箱，各种控制元件在控制箱内。动力模块单元结构如图1所示。
4轴模块单元与6轴模块单元的结构和功能基本相同，4轴模块单元结构如图2所示，6轴模块单元结构如图3所示。
轴模块单元具备平台升降、调平功能；承载方式可自由切换为三点支撑状态或四点支撑状态；举升作业时，可进行任意单个支撑点的举升、降低，也可进行整车的水平举升、降低。
图1 电源模块单元结构
图2 4轴模块单元结构
转向系统采用液压比例阀控制齿条液压缸驱动方式，使转向更加灵活、平稳；转向采用微电控制，要求防震、防磁、防潮，在-20℃～+50℃环境下工作稳定。
车辆具有直行、斜行、横行、八字转向、中心旋转、摆动等转向方式，单车和多车转向方式相同。预设多台单元模块车并联接口（最多300轴），多台单元模块车可以软连接或硬连接并联使用。多台模块车可以通过连接架硬连接在一起，作为一辆车使用；也可以不进行任何机械连接，只用并联电缆连接，作为一辆车使用。
使用无线遥控器控制合流操作，按主遥控器上的合流右键可对各台合流车进行各种操作。
图3 6轴模块单元结构
4 设计验证试验
4.1 建立导航测试模型
采用框架模拟桥梁，采用标准SPMT模块化车辆作为试验车辆，即1台PPU+1台4轴+1台6轴，长：18200mm拆除钢结构桥怎么套，宽2430mm，平台高度1180～1880mm。具有多模式转向功能锁定，转向方式为八字形转向。
4.2 测试场地及骑行路线
试验场划定区域进行测试，实行半封闭管理，自动导航试验期间，禁止无关人员进入试验场。试验场标定环线如图4所示。
图4 流通路线
4.3 模拟桥梁拆除
AGV从起始位置01启动，检测行驶高度，自动调整到行驶位置高度，自动巡航到吊装点02；AGV自动下降到最低位置，再自动巡航到车架停放点03拆除钢结构桥怎么套，扫描车架位置，调整姿态钻车架，检测合适位置进车架，AGV自动升到行驶位置并抽出车架；换挡至倒挡，自动巡航回到起始点01；换挡至前进挡，自动巡航经过线路巡航点04、05、06，返回起始点01。视觉传感器图像数据如图5所示。
图5 视觉传感器图像数据
4.4 模拟桥梁架设
AGV从起始位置01启动，自动巡航至车架停放点03；AGV自动下降至最低位置并将车架准确放置于车架停放点03；换挡至倒挡，自动巡航退至升降点02，AGV自动升至行驶位置；继续自动巡航，退至起始点01；换挡至前进挡，自动巡航分别经过线路巡航点04、05、06，返回到起始点01。多线激光雷达实时纠偏如图6所示。
图6 多线LiDAR实时校正
5 应用案例
5.1 上海市S26北翟路高架桥城市入口段
上海S26进口段北翟路高架桥（三跨连续梁）运输方案，完成三跨连续梁分成3个梁段运输，最重梁端重达3050吨，采用1台132轴模块车和12台PPU，采用硬连接、软连接混合模式，全程关停通行时间仅80分钟，运输时间仅40分钟。
5.2 深圳岗厦北综合交通枢纽上深南彩田立交
深圳市岗厦北综合交通枢纽深南彩田立交位于深圳市福田区，为地铁十号线、十一号线、十四号线换乘站。立交跨越深南大道，拟建的岗厦北交通枢纽位于桥下。8台SPMT模块车主要负责支撑、切割、运输和拆除，拆除顺序为由北向南、由东向西。桥面设施拆除、钻孔、设备准备等工作提前5天完成；深南大道南北两侧交替封闭4晚，计划10天完成彩田立交上部结构拆除。
5.3 福州青口跨沈海高速公路互通立交桥
青口互通既有桥拆除是福建省规模最大、范围最广的高速桥梁拆除工程。得益于新设备、新技术的应用，青口互通跨沈海高速路段拆除工期由40余天缩短至3天，跨324国道路段拆除工期由60余天缩短至4天，大大减轻了对南北交通动脉通行的影响。
六，结论
城市桥梁上部结构智能化更换设备是一种安全可靠、全新的桥梁拆架手段，带来了巨大的社会效益，是城市桥梁预制化、快速架设、快速拆除新发展的重要里程碑。
参考
[1]杨兵,杨文忠,宣鹏,等.自行式模块式运梁车桥梁整体安装技术应用研究[C].第六届中国公路科技创新高层论坛论文集(下册),2013.
