今天，液壓扳手廠家給大家分享的是同步頂升系統(tǒng)在高速公路及橋梁中的應(yīng)用，本文資料得到現(xiàn)代投資股份有限公司袁臻、朱文霞、肖漢技術(shù)資料的支持，在此一并表示感謝。

    摘要：高速公路提質(zhì)改造過程中需要進(jìn)行大量的橋梁支座更換與橋梁整體提升施工。該文以京港澳高速公路湘潭至耒陽段提質(zhì)改造工程橋梁頂升為例，介紹了一種新的PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(tǒng)。對(duì)PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升技術(shù)原理與施工技術(shù)進(jìn)行了分析。工程應(yīng)用表明，PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高精度同步頂升，確保了施工過程中的橋梁結(jié)構(gòu)安全。

    隨著公路交通量的增大和人民生活水平的提高，廣大司乘人員對(duì)出行道路的行駛質(zhì)量提出了更高的要求，越來越多的省份將病害較嚴(yán)重的水泥混凝土路面高速公路列入了“白改黑”的提質(zhì)改造計(jì)劃當(dāng)中。在水泥混凝土路面“白改黑”過程中，為了防止和延緩原混凝土路面板間橫縫的剪切變形向?yàn)r青面層擴(kuò)散，導(dǎo)致形成大面積的反射裂縫，或?qū)⒃访嫫扑樽鳛榛鶎?，或不破碎原路面，在原水泥混凝土路面上加設(shè)一層連續(xù)配筋層或應(yīng)力吸收層，從而造成了提質(zhì)改造后的路面比原路面標(biāo)高提高(一般提高18cm以上)。

    對(duì)于加鋪提質(zhì)改造中的原有橋梁，如按路基段的加鋪方案直接加鋪到原有橋面上，將造成恒載大幅增加，按中國最新橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范無法通過驗(yàn)算，無法確保橋梁的運(yùn)營安全。在這種情況下，一般會(huì)對(duì)橋梁進(jìn)行頂升，以減少橋面加鋪厚度，實(shí)現(xiàn)減少恒載的目的。因此，在水泥混凝土路面的“白改黑”提質(zhì)改造過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)可頂升橋梁的快速、安全頂升，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文對(duì)京港澳高速公路湘潭至耒陽段高速公路提質(zhì)改造中橋梁的高精度同步頂升進(jìn)行介紹。1PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(tǒng)的原理PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(tǒng)(Program—mablelogicController，即可編程控制器，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置)，是以工控機(jī)、可編程控制器及液壓控制系統(tǒng)為硬件平臺(tái)、監(jiān)控軟件為軟件平臺(tái)的多液壓缸橋梁同步頂升分布式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由液壓動(dòng)力系統(tǒng)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分散布置、集中操作，既能滿足多液壓缸載荷不均同步升降，又能對(duì)橋梁頂升過程中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力、位移和應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)橋梁的力一位移雙閉環(huán)控制。系統(tǒng)位移同步精度達(dá)到±0．5mm。多液壓缸同步頂升系統(tǒng)的技術(shù)原理是：采用“工控機(jī)+可編程控制器+液壓控制系統(tǒng)”組成的分布式控制系統(tǒng)，對(duì)頂升過程中各頂升點(diǎn)壓力、位移和梁體應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不斷地與安全閾值進(jìn)行比較，以確定并自動(dòng)執(zhí)行頂升系統(tǒng)各頂升千斤頂?shù)南乱徊絼?dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)多液壓缸負(fù)載不均衡同步自動(dòng)升降。橋梁同步頂升分為稱重、頂升、保持和同步下降等步驟。

    2、工程應(yīng)用實(shí)例

    京港澳高速公路湘潭至耒陽段高速公路(簡(jiǎn)稱潭耒高速)K1544+713處分離式立交橋?yàn)樘恶绺咚僦骶€橋，跨越機(jī)耕道，橋跨組合為1×8m，橋梁全長(zhǎng)2Om，橋面凈寬為25m。橋梁上部 結(jié)構(gòu)為8m跨徑鋼筋混凝土空心板梁。在潭耒高速提質(zhì)改造中，按施工圖設(shè)計(jì)，需對(duì)該橋進(jìn) 行頂升，以進(jìn)行支座更換和橋面標(biāo)高調(diào)整。該橋具體情況見表1。

    3、頂升方案

    根據(jù)該橋梁的結(jié)構(gòu)形式，參考設(shè)計(jì)院的意見，采用一跨半幅整體頂升的頂升方式。根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)文件，需頂升的橋梁頂升高度較小(不大于30cm)。由于梁板與蓋梁之間缺乏千斤頂安裝空間，考慮到工期、成本，確定采取安裝鋼牛腿進(jìn)行頂升的頂升方式。牛腿式頂升原理是在蓋梁、臺(tái)帽或臺(tái)身立面上植入化學(xué)錨栓，安裝鋼牛腿、千斤頂直接頂升梁板。根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)及空心板支反力，8m跨徑的鋼筋混凝土空心板梁改造階段結(jié)構(gòu)自重(計(jì)人錨筋拉力)為：邊梁294kN、中梁262kN。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，千斤頂安裝在空心板鉸縫及邊梁端點(diǎn)處，共需2×11 個(gè)千斤頂。因此，各千斤頂理論荷載(安全系數(shù)取1．5)分別為：74kN(邊梁臨空側(cè))、139kN(邊梁臨中板處)、131kN(鉸縫處)，按荷載均布考慮，各千斤頂受力設(shè)計(jì)平均荷載為122kN。根據(jù)橋梁荷載及橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，確定配備下列頂升設(shè)備：千斤頂(22臺(tái))、液壓泵站(1套)、分油塊(4個(gè))、控制柜(4臺(tái))及高壓油管等，千斤頂布設(shè)在鉸縫處。為了實(shí)現(xiàn)同步頂升，獲取頂升過程各參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用包含位移、油壓、梁板應(yīng)力、橋面控制標(biāo)高測(cè)量在內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)。位移采用位移計(jì)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，采用一(千斤)頂一(位移)計(jì)的方式布點(diǎn)；油壓采用一頂一個(gè)壓力傳感器的方式布點(diǎn)，梁板應(yīng)力計(jì)主要布設(shè)在鉸縫處。

    4、施工情況及數(shù)據(jù)分析

    由于該橋下穿機(jī)耕道，為附近社區(qū)居民進(jìn)出的唯一通道，機(jī)動(dòng)車輛穿行頻繁，揚(yáng)塵嚴(yán)重，采 取了灑水等降塵措施，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境仍然十分惡劣。該橋頂升過程中，橋面附近的路面改造工作仍照常進(jìn)行，橋上施工車輛頻繁穿行。由于上述原因，橋梁頂升施工過程中，出現(xiàn)了油壓增大而位移不變、應(yīng)力數(shù)據(jù)突然消失等問題，由于監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警及時(shí)，經(jīng)處理后恢復(fù)正常，橋梁頂升與支座更換歷時(shí)2d。PLC控制橋梁同步頂升施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備一頂升準(zhǔn) 備一稱重一試頂升一保壓一正式頂升一安裝臨時(shí)支撐一更換支座一橋面標(biāo)高校核一拆除臨時(shí)支撐一落梁一拆除頂升設(shè)備。PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(tǒng)采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，頂升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示在監(jiān)控屏幕上。顯示的參數(shù)主要有：泵站壓力、千斤頂分組、千斤頂荷載、千斤頂位移與各頂位移差等。千斤頂壓力與位移差均設(shè)置了超限報(bào)警功能，對(duì)非系統(tǒng)原因造成的意外事故進(jìn)行提示，如：人為碰觸傳感器、位移計(jì)安裝偏斜等。

    4．1油壓／位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

    經(jīng)過試頂升、保壓之后，確認(rèn)系統(tǒng)正常。截取正式頂升至落梁過程中的典型監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行千斤頂受力與位移變化情況、梁板應(yīng)力變化情況分析，以評(píng)價(jià)橋梁頂升過程的安全性。

    (1)錨筋切割前頂升數(shù)據(jù)(圖1)。

    (2)錨筋切割后頂升數(shù)據(jù)(圖2)。

    (3)同步下降監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)(圖3)。

    從圖1～3的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，可以看出：

    (1)由于空心板兩端錨筋的作用，使得橋梁頂升初期的荷載遠(yuǎn)大于空心板梁理論計(jì)算荷載。而且，因?yàn)殄^筋施工質(zhì)量不一，其實(shí)際提供的抗拔力相差很大。

    (2)錨筋切割前，千斤頂荷載較大，且受力不均，總荷載達(dá)1992．7kN，平均荷載．6t(平均荷載為千斤頂實(shí)際受力荷載總和除以千斤頂總數(shù)量)；錨筋切割后，千斤頂總荷載1410．7kN，平均荷載64．1kN(表2)。千斤頂荷載均小于設(shè)計(jì)平均荷載，鋼牛腿安全。

    (3)頂升過程中，各千斤頂位移差最大值僅為士0．35mm，均小于系統(tǒng)設(shè)定的±0．5mm 的最大限值，說明頂升同步性好，橋梁頂升與下降平穩(wěn)。

    4．2梁板應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

    在梁板底面鉸縫的適當(dāng)位置設(shè)置數(shù)個(gè)應(yīng)力計(jì)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：1)空心板梁鉸縫變形最大值為0．13mm，均未超過安全允許的0．5mm；2)現(xiàn)場(chǎng)巡視均未發(fā)現(xiàn)鉸縫開裂現(xiàn)象 ，梁板安全。上述情況表明橋梁頂升過程中系統(tǒng)設(shè)定的千斤頂同步精度(0．5ram)完全能滿足梁板安全的需要。橋面控制標(biāo)高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也表明，各點(diǎn)相對(duì)高差≤3mm。橋梁姿態(tài)及平穩(wěn)性保持很好，橋梁整體安全。

    5、結(jié)語

    新型PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(tǒng)，由于采用了“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)，選擇“位移+壓力雙閉環(huán)控制、應(yīng)力限值報(bào)警”的監(jiān)控策略，實(shí)現(xiàn)了各頂升點(diǎn)位移與壓力在線監(jiān)測(cè)與反饋調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了高精度同步頂升與同步下降，各千斤頂同步精度達(dá)到0．35mm。采用梁板應(yīng)力監(jiān)測(cè)，保證了頂升與回落過程橋梁結(jié)構(gòu)安全。整個(gè)頂升過程是在監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)下完成的，實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)位移、受力均實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而確保了橋梁在安全、穩(wěn)定的狀態(tài)下完成頂升。PLC控制同步頂升技術(shù)已經(jīng)成為一項(xiàng)日趨成熟的施工技術(shù)。它在施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益方面的優(yōu)勢(shì)已得到大量實(shí)踐的證明，因此在當(dāng)前高速公路提質(zhì)改造過程中采用PLC液壓同步控制技術(shù)完成既有橋梁的改、擴(kuò)建工程施工，可大大減少橋梁施工中造成的橋梁損壞與安全事故，減少橋梁的后期維護(hù)工作與費(fèi)用，對(duì)確保施工安全與提高交通行業(yè)施工自動(dòng)化水平具有實(shí)際意義。

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