1.南京市市政服务中心 南京 2100002.南京市市政工程质量安全监督站 南京 210000
摘要：南京市某大桥第21孔内T形简支梁下支座出现剪切变形超限、部分脱空、橡胶老化开裂等问题，需要进行支座更换。考虑到梁底与盖梁间空隙较小无法直接放置千斤顶且原桥梁整体稳定性要求较高，选择在盖梁上植筋增设牛腿结合采用PLC计算机液压同步顶升系统，实现了对整幅梁板的同步顶升并顺利完成了老旧支座的更换施工，保证了工程质量和施工安全。
关键词：钢牛腿；PLC；同步顶升；T形简支梁；支座更换
Construction Technology of Replacement of T Beam Support by Synchronous Lifting of Corbel Method
CHEN Shen1，2
（1.Nanjing municipal service center，Nanjing 210000，China；
2.Nanjing municipal engineering quality and safety supervision station，Nanjing 210000，China）
Abstract：Some problems such as shear deformation overrun，partial void，rubber aging and cracking occurred in the lower bearing of T-shaped simply supported beam in the 21st hole of a bridge in Nanjing，so the bearing needs to be replaced.Considering that the gap between the beam bottom and the cover beam is small，the jack can not be placed directly，and the overall stability requirements of the original bridge are high，we choose to plant steel bars on the cover beam and add corbel.Combined with the PLC computer hydraulic synchronous lifting system，the synchronous lifting of the whole beam plate is realized，and the replacement construction of the old support is successfully completed，which ensures the engineering quality and construction safety.
Key words：Steel corbel；PLC；synchronous lifting；T-shaped simply supported beam；support replacement
1 工程概况
1.1 工程简介
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图1 第21孔T梁立面示意图
南京市某大桥全长843.54m，全桥由西引桥、主桥、东引桥三部分组成。经日常检查发现东引桥第21孔两端20#墩支座部分脱空，21#墩支座剪切变形超限、部分脱空、橡胶老化开裂，需要进行支座更换（图1）。
东引桥第21孔为预应力简支T形梁结构，T梁采用250×360×60mm板式支座，跨径30m，引桥下部结构基础采用φ1.0m钻孔灌注桩，20～21#墩均为三柱式墩，盖梁为预应力混凝土倒T梁。原桥面铺装：2cm厚沥青砂+4cm厚中粒式沥青混凝土+8cm钢筋混凝土铺装层。
1.2 顶升方案的确定
（1）同步顶升。由于预应力简支T形梁在横向依靠铰缝进行连接，如果顶升不同步极易造成铰缝破坏甚至失效，相应的桥面连续段也可能发生破坏，最终对桥梁的整体稳定性造成严重影响，因此决定采用整体同步顶升方法进行施工[1]。
（2）顶升反力基础选取。依据顶升反力基础类型，可将同步顶升支座更换方法划分为直接法、牛腿法和支架法等。考虑到本工程梁体顶升高度高，工期紧，无直接安放千斤顶空间，结合工程实际决定选用牛腿法，在桥梁盖梁上安装钢牛腿（图2、图3）
图3 边梁顶升示意图
（3）顶升控制系统选取。本工程选用PLC计算机液压同步顶升系统作为梁体顶升控制系统。PLC同步顶升控制系统主要由液压系统、计算机控制系统、检测传感器等组成[2]。
2 牛腿的设计与安装
2.1牛腿设计方案
图5 Ⅱ型牛腿设计大样图（边梁）
根据桥梁21孔桥面荷载以及T梁形式，设计中梁及边梁牛腿大样如图4、图5所示。牛腿采用钢板焊接，牛腿通过植筋（螺栓）方式固定在盖梁上作为顶升反力基础。
2.2 牛腿结构计算
牛腿的设计计算主要包括：牛腿的强度验算、螺栓抗拉、抗剪验算、混凝土破坏验算。由于篇幅限制，本文仅选取部分内容进行介绍。
2.2.1 牛腿强度计算（以Ⅰ型牛腿为例）
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图6 Ⅰ型T梁牛腿有限元模型示意图
采用ANYSIS有限元软件建立了如图6所示的Ⅰ型牛腿有限元模型。其中，所有钢材等级均为Q235B，C级普通螺栓ft=170N/mm2，fv=140N/mm2；每个千斤顶竖向反力为450KN。
通过计算得到Ⅰ型T梁牛腿应力结果如图7-图9所示：
图9 Ⅰ型T梁牛腿最大正应力σz =122.97Mpa<205Mpa
根据上述计算结果，I型T梁牛腿强度满足承载能力要求，Ⅱ型T梁牛腿通过验算也能得到相同的结果。
2.2.2螺栓连接强度验算
（1）混凝土压应力验算[3]
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图10 混凝土接触面内力示意图
σmax=N/（B×A）+6M/（B×A2）≤fc×βc
=1×103/（400×450）+6×77×106/（400×4502）
=5.71（N/mm2）≤14.3N/mm2，满足要求。
σmin=N/（B×A）-6M/（B×A2）
=1×103/（400×450）-6×77×106/（400×4502）
=-5.7（N/mm2）
（2）锚栓计算
X=A-a1-Xn/3
=450-50-225.22/3
=324.93（mm）
a=A/2-a1
=450/2-50
=175（mm）
Nt=（M-N（x-a））/x
=（77×106-0.0×（324.93-450））/324.93
=236.51（kN）
选取6根24mm锚栓，满足要求，锚固深度10d。
（3）螺栓锚抗剪计算
Nv=V/A=450×103/（12×303.4）=123.6（N/mm2）。
选取12根M24C级普通螺栓抗剪，满足要求，锚固深度按10d。
（4）拉杆计算
拉杆采用2根φ32的精轧螺纹钢，f=400N/mm2
σmax=N/A=450×103/（2×816.7）=265.7（N/mm2），满足要求。
2.2.2 牛腿安装
牛腿安装主要工序为：定位 →钻孔 → 清孔 → 钢材除锈 → 锚固胶配制 → 植筋 → 固化、保护 → 检验。其中，钻孔植筋植入深度以及植筋胶性能必须分别满足文献[4]和[5]相关规定要求。
3 同步顶升更换支座施工
3.1 顶升前准备工作
3.1.1顶升前系统不同人员排异检查
（1）PLC同步顶升系统安装调试完成后，安排不少于两人开展排异检查。每个检查人员独立开展排异检查工作，要求检查时间及工况等不得具有关联性，进而保证顶升系统的准确运行；
（2）排异检查结果最终应以检查报告的形式体现，每个检查人员各自独立出具检查报告。
3.1.2人员工作细致分工
（1）梁体顶升作业相关人员应当分工明确，各岗位作业内容清晰。正式作业前，管理人员应对顶升作业人员开展技术交底工作；
（2）技术交底应包含具体作业内容、质量安全控制要点、安全风险点、作业流程以及PLC系统操作要点等内容。
3.1.3其他准备工作
（1）顶升前应对梁体进行详细的检查，做好记录；
（2）布设监测点，便于后续监测梁体顶升过程中顶升量以及梁体间高差值。
3.2 千斤顶分组及安装空间
本工程桥面横向尺寸较大，增加了同步顶升的难度。为此，选择桥面中央分隔带混凝土墩为界限，每侧沿横向布设4个顶升控制点。
在千斤顶放置前，应安排专人逐个检查反力钢牛腿基础，连接好管线、传感器等装置，调试好同步顶升系统，并安装好防侧向倾覆装置。
针对梁体顶升施工中容易造成梁体边角部位混凝土局部破坏的问题，本工程专门定制了如图11所示的“U”型保护钢板安装在千斤顶与梁体之间。局部破损的砼采用环氧树脂砂浆修复整平。
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图11 千斤顶与梁体之间U型钢板示意图
3.3 顶升设备安装调试
调试的主要内容包括：液压系统检查、控制系统检查、监测系统检查、初值的设定与读取。
3.3.1液压系统检查
（1）千斤顶安装牢固正确；
（2）泵顶连接油管需达到准确牢靠的要求；
（3）油箱液面，应达到规定高度；
（4）现场应存放不少于2桶备用液压油，严禁不设滤网直接加油；
（5）液压系统需运行正常，油路没有堵塞或泄露情况。
3.3.2控制系统检查
（1）系统安装就位并已调试完毕；
（2）各路电源，其接线、容量和安全性都符合规定；
（3）控制装置接线、安装必须正确无误；
（4）应保证数据通讯线路正确无误；
（5）各监控点信号正确传输；
（6）各种阀门的工作状况是否正常，是否需要更换。
3.3.3监测系统检查
（1）监测仪器及点位应设置准确牢靠；
（2）信号传输无误。
3.3.4初值的设定与读取
（1）顶升系统加载初始值经现场测试及计算后确定，由顶升系统操作人员在操作界面上予以输入；
（2）读取控制系统初值并归零。
3.4 试顶升
在各项前期准备工作都完成后，由技术人员做试顶前的最终检查，检查合格后，开始试顶。试顶时，先将所有千斤顶缓慢加压至5Mpa，试顶高度1mm。随后稳压现场检查千斤顶活塞以及管线是否能够正常运行。在确认运行正常无问题的情况下，卸荷使千斤顶恢复初始状态，为后续正式顶升做准备。
3.5 正式顶升[6]
试顶升后，观察若无问题，则可以进行正式顶升，顶升速度不得太快。顶升应当由技术人员现场统一指挥，千斤顶单次顶升高度以及单次整体顶升高度必须分别控制在2cm和1cm以内。单次检查以顶升1mm为准，每顶1mm检查1次，重点检查支座脱空与否，一旦支座完全脱空则可结束顶升，转入饱压状态。
3.6 取出支座、安装新支座
新板式支座投入使用前应做好进场验收，产品合格证、复试报告应当齐全，否则不得投入使用。在支座更换就位后，还应重点检查支座安装质量是否满足规范及设计文件要求。
3.7 落梁
板式支座更换施工完成后，经检查验收合格后开始落梁。落梁施工仍然由PLC系统控制千斤顶同步落梁，竖向监测点线性同步误差控制在±1mm内，速度要求与梁体顶升速度保持一致。
4 结语
经实践证明，在桥梁整体稳定性要求高、梁底与盖梁间空隙较小的情况下，通过在盖梁上植筋增设牛腿作为梁板顶升反力基础，方法简单、可操作性强同时能节省空间。结合采用PLC计算机液压同步顶升系统，便于施工人员实时查看顶升点位移和压力并及时调整，最终有利于顺利完成对桥梁梁板的整体顶升，精度高、安全性好。
参考文献：
[1]冯满耀.济南燕山立交桥PLC控制液压同步顶升的施工技术[D].山东：山东大学，2011.
[2]袁臻，朱文霞，肖汉.PLC同步顶升系统在高速公路桥梁改造中的应用[J].中外公路，2013，（5）：170-173.
[3]GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].
[4]GB50267-2013，混凝土结构加固设计规范[S].
[5]JTGT522-2008，公路桥梁加固设计规范[S].
[6]韩振勇.同步顶升技术在旧桥改造中的应用[J].城市道桥与防洪，2006，19（5）：164-167，174.
作者简介：陈莘（1971.02-），男，江苏南京人，高级工程师，副处长（副站长），主要从事市政工程质量安全监督管理工作。