淺談牛腿法同步頂升更換空心板梁支座的施工技術(shù)

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1、淺談牛腿法同步頂升更換空心板梁支座的施工技術(shù)曾俊志韋福堂朱世桃（柳州歐維姆工程有限公司廣西柳州545005）摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例主要介紹了采用PLC同步智能頂升系統(tǒng)，利用其“工控機(jī)+可編程控制器+液壓控制系統(tǒng)”組成分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)位移控制同步，循環(huán)頂升，直至頂升高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行更換支座施工。詳細(xì)介紹牛腿頂升法在施工中需注意的相關(guān)事頂，該方法有效解決了梁底與蓋梁之間無直接頂升空間的問題，為以后同類型橋梁施工提供了借鑒和經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞:牛腿法PLC同步更換支座DOI:10.13211/j.cnki.pstech.2014.04.0071

2、引言我國高速公路自上世紀(jì)90年代發(fā)展以來，已取得了顯著的成績，其中大部分中、小橋梁采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)的板梁結(jié)構(gòu)。隨著現(xiàn)今交通荷載的不斷增大以及使用年代久遠(yuǎn)，導(dǎo)致部分橋梁的支座出現(xiàn)了剪切變形、開裂等現(xiàn)象，為保證橋梁使用壽命需更換支座。同時(shí)隨著現(xiàn)代交通要求，部分橋梁的橋下凈空已不滿足通行要求，需要整體頂升加高。由于空心板梁橋是一種預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)，其鉸縫在橫向連接中具有重要作用，根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，為避免梁體在更換支座施工中因頂升不同步導(dǎo)致鉸縫破壞失效及路面連續(xù)段破壞而影響橋梁整體穩(wěn)定性，因此，梁體頂升以及落梁施工必須以一聯(lián)為單位，單跨或多跨

3、整體同步施工。根據(jù)施工條件的不同，同步頂升更換支座施工可分為牛腿法、直接法以及支架法。本文結(jié)合京港澳耒宜高速公路大修工程第四合同段施工，以牛腿法為例作重點(diǎn)介紹。2工程概括耒宜高速公路是京港澳國家高速公路（G4）湖南境內(nèi)最南端的一段，北起耒陽以東的陳家坪與潭耒高速公路相連，途經(jīng)耒陽、永興、蘇仙、北湖、宜章等縣區(qū)市，全長135.377公里，共包含131座橋梁。其中板梁結(jié)構(gòu)形式橋梁為單跨和多聯(lián)跨，跨徑以8m、13m、16m、20m和25m為主。經(jīng)過10余年的運(yùn)營，部分支座已出現(xiàn)老化、開裂、變形等現(xiàn)象。根據(jù)整體設(shè)計(jì)思路本次施工通過整體抬高橋梁上部結(jié)構(gòu)

4、的高度來消除路面鋪裝與橋面鋪裝結(jié)構(gòu)厚度差，從而實(shí)現(xiàn)路面與橋面縱斷面平順銜接，并通過更換支座提高橋梁的耐久性。3頂升方法的確定由于本次施工橋梁頂升高度較大，梁底與蓋梁間無法直接放置千斤頂，同時(shí)需頂升橋梁數(shù)量多，工期也較緊，為確保在合同規(guī)定的工期內(nèi)保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況項(xiàng)目部決定采用在蓋梁上安裝鋼牛腿。即先在蓋梁兩端安裝止滑鋼牛腿，在每個(gè)鉸縫處正下方設(shè)置一個(gè)鋼牛腿，利用鋼牛腿作為反力基礎(chǔ)，構(gòu)建牛腿——千斤頂頂升體系實(shí)施頂升。4牛腿的設(shè)計(jì)及安裝4.1牛腿數(shù)量的確認(rèn)單幅橋梁斷面由十片空心板梁組成，單幅單端同步頂升需設(shè)置11臺(tái)千斤頂，

5、示意圖見圖1。圖1牛腿安裝示意圖4.2牛腿的設(shè)計(jì)（1）根據(jù)需頂升橋梁的荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)牛腿樣式，通過植筋方式將牛腿固定在蓋梁上，通33過螺栓受力，構(gòu)造圖見圖2。通過Midasfea分析所得結(jié)果見圖4。（2）強(qiáng)度設(shè)計(jì)參數(shù)（以跨度16m空心板梁為例）a.牛腿荷載計(jì)算單個(gè)牛腿所受剪力V=125（kN）單個(gè)牛腿所受拉力N=62.5（kN）b.鋼板強(qiáng)度設(shè)計(jì)值抗拉、彎、壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=205（MPa）焊縫強(qiáng)度fw=160（MPa）c.螺栓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值圖4范梅賽斯應(yīng)力云圖選用10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓，螺栓抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值由分析結(jié)果可以得出，牛腿最大應(yīng)力處位于fstk=

6、1000MPa，屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fyk=900MPa。中間加強(qiáng)板與豎板連接位置，最大應(yīng)力為46.7MPa蓋梁＞300小于205MPa，安全。翼板加強(qiáng)板1豎板加強(qiáng)板1翼板4.3.2螺栓連接強(qiáng)度驗(yàn)算4011516011539.99根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003），螺栓連接僅考慮其桿軸方向受拉情況，單根螺栓錨栓1515承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：橫板2Na=pdeat4ft155式中：de—螺栓在螺紋處的有效直徑；8031080fa—螺栓的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。t加強(qiáng)板2單根螺栓承載力設(shè)計(jì)值：圖2牛腿結(jié)構(gòu)圖2-3-34.3牛腿結(jié)構(gòu)計(jì)算Napdea

7、3.14×27×10×27×10t=4f=t4牛腿的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：牛腿的強(qiáng)度驗(yàn)6-3算，螺栓抗拉、抗剪驗(yàn)算，混凝土破壞驗(yàn)算。限×1000×10×10=572.265kN于篇幅，本文選取部分進(jìn)行重點(diǎn)介紹。4.3.1牛腿強(qiáng)度計(jì)算單根螺栓拉力設(shè)計(jì)值:首先建立牛腿的受力計(jì)算模型，當(dāng)梁體離開原s=N=62500×10-3=15.625kN＜支座位置時(shí)，牛腿所受應(yīng)力最大，其上排4根螺栓錨栓根數(shù)4為最不利受力情況，牛腿有限元分析模型見圖3。572.265kN，安全。4.3.3螺栓受剪承載力驗(yàn)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程（JGJ145-2004），對(duì)螺

8、栓鋼材受剪破壞、混凝土楔形體剪切破壞與混凝土剪撬破壞三種情況進(jìn)行驗(yàn)算（本文只介紹對(duì)螺栓鋼材受剪破壞）。（1）受剪承載力設(shè)計(jì)值VRd,s應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：VRd,s=