浅谈牛腿法同步顶升更换空心板梁支座的施工技术

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1、浅谈牛腿法同步顶升更换空心板梁支座的施工技术曾俊志韦福堂朱世桃（柳州欧维姆工程有限公司广西柳州545005）摘要:本文结合工程实例主要介绍了采用PLC同步智能顶升系统，利用其“工控机+可编程控制器+液压控制系统”组成分布式控制系统，实现位移控制同步，循环顶升，直至顶升高度达到设计要求，进行更换支座施工。详细介绍牛腿顶升法在施工中需注意的相关事顶，该方法有效解决了梁底与盖梁之间无直接顶升空间的问题，为以后同类型桥梁施工提供了借鉴和经验。关键词:牛腿法PLC同步更换支座DOI:10.13211/j.cnki.pstech.2014.04.0071

2、引言我国高速公路自上世纪90年代发展以来，已取得了显著的成绩，其中大部分中、小桥梁采用先简支后连续的板梁结构。随着现今交通荷载的不断增大以及使用年代久远，导致部分桥梁的支座出现了剪切变形、开裂等现象，为保证桥梁使用寿命需更换支座。同时随着现代交通要求，部分桥梁的桥下净空已不满足通行要求，需要整体顶升加高。由于空心板梁桥是一种预制装配式桥梁结构，其铰缝在横向连接中具有重要作用，根据现有规范及设计要求，为避免梁体在更换支座施工中因顶升不同步导致铰缝破坏失效及路面连续段破坏而影响桥梁整体稳定性，因此，梁体顶升以及落梁施工必须以一联为单位，单跨或多跨

3、整体同步施工。根据施工条件的不同，同步顶升更换支座施工可分为牛腿法、直接法以及支架法。本文结合京港澳耒宜高速公路大修工程第四合同段施工，以牛腿法为例作重点介绍。2工程概括耒宜高速公路是京港澳国家高速公路（G4）湖南境内最南端的一段，北起耒阳以东的陈家坪与潭耒高速公路相连，途经耒阳、永兴、苏仙、北湖、宜章等县区市，全长135.377公里，共包含131座桥梁。其中板梁结构形式桥梁为单跨和多联跨，跨径以8m、13m、16m、20m和25m为主。经过10余年的运营，部分支座已出现老化、开裂、变形等现象。根据整体设计思路本次施工通过整体抬高桥梁上部结构

4、的高度来消除路面铺装与桥面铺装结构厚度差，从而实现路面与桥面纵断面平顺衔接，并通过更换支座提高桥梁的耐久性。3顶升方法的确定由于本次施工桥梁顶升高度较大，梁底与盖梁间无法直接放置千斤顶，同时需顶升桥梁数量多，工期也较紧，为确保在合同规定的工期内保质保量地完成施工任务，结合现场实际情况项目部决定采用在盖梁上安装钢牛腿。即先在盖梁两端安装止滑钢牛腿，在每个铰缝处正下方设置一个钢牛腿，利用钢牛腿作为反力基础，构建牛腿——千斤顶顶升体系实施顶升。4牛腿的设计及安装4.1牛腿数量的确认单幅桥梁断面由十片空心板梁组成，单幅单端同步顶升需设置11台千斤顶，

5、示意图见图1。图1牛腿安装示意图4.2牛腿的设计（1）根据需顶升桥梁的荷载及结构设计牛腿样式，通过植筋方式将牛腿固定在盖梁上，通33过螺栓受力，构造图见图2。通过Midasfea分析所得结果见图4。（2）强度设计参数（以跨度16m空心板梁为例）a.牛腿荷载计算单个牛腿所受剪力V=125（kN）单个牛腿所受拉力N=62.5（kN）b.钢板强度设计值抗拉、弯、压强度设计值f=205（MPa）焊缝强度fw=160（MPa）c.螺栓强度设计值图4范梅赛斯应力云图选用10.9级高强螺栓，螺栓抗拉强度标准值由分析结果可以得出，牛腿最大应力处位于fstk=

6、1000MPa，屈服强度标准值fyk=900MPa。中间加强板与竖板连接位置，最大应力为46.7MPa盖梁＞300小于205MPa，安全。翼板加强板1竖板加强板1翼板4.3.2螺栓连接强度验算4011516011539.99根据钢结构设计规范（GB50017-2003），螺栓连接仅考虑其杆轴方向受拉情况，单根螺栓锚栓1515承载力设计值按下式计算：横板2Na=pdeat4ft155式中：de—螺栓在螺纹处的有效直径；8031080fa—螺栓的抗拉强度设计值。t加强板2单根螺栓承载力设计值：图2牛腿结构图2-3-34.3牛腿结构计算Napdea

7、3.14×27×10×27×10t=4f=t4牛腿的设计计算主要包括：牛腿的强度验6-3算，螺栓抗拉、抗剪验算，混凝土破坏验算。限×1000×10×10=572.265kN于篇幅，本文选取部分进行重点介绍。4.3.1牛腿强度计算单根螺栓拉力设计值:首先建立牛腿的受力计算模型，当梁体离开原s=N=62500×10-3=15.625kN＜支座位置时，牛腿所受应力最大，其上排4根螺栓锚栓根数4为最不利受力情况，牛腿有限元分析模型见图3。572.265kN，安全。4.3.3螺栓受剪承载力验算根据混凝土结构后锚固技术规程（JGJ145-2004），对螺

8、栓钢材受剪破坏、混凝土楔形体剪切破坏与混凝土剪撬破坏三种情况进行验算（本文只介绍对螺栓钢材受剪破坏）。（1）受剪承载力设计值VRd,s应按下列规定计算：VRd,s=