橋梁頂升安裝技術(shù)應(yīng)用探究

鄭玉寶

摘 要：隨著我國城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，公路橋梁的建設(shè)不斷增多。頂推頂升施工技術(shù)由于具有施工簡易、噪聲較低、建設(shè)平穩(wěn)、施工質(zhì)量有保證的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種橋梁建設(shè)中。下面本文對(duì)同步頂推頂升安裝技術(shù)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：橋梁；鋼箱橋；同步頂推頂升；安裝技術(shù)

1 引言

公路橋梁在城市發(fā)展中占據(jù)著不可忽視的地位，而其中橋梁建設(shè)是城市發(fā)展生命的運(yùn)輸線。頂升技術(shù)作為我國橋梁建設(shè)的主要方法，廣泛應(yīng)用于各種橋梁建設(shè)中，特別是鋼箱梁的建設(shè)。本文通過多點(diǎn)同步頂推頂升技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用，為大型橋梁的鋼箱結(jié)構(gòu)梁安裝提供可貴的參考。

2 橋梁頂升技術(shù)概述

2.1 橋梁頂升技術(shù)的原理

橋梁頂升技術(shù)是指通過千斤頂及其他輔助設(shè)備，在不改變?cè)瓨蛄盒螒B(tài)的前提下，將橋梁安全地頂起升高至所需高度的一種新型的橋梁糾偏技術(shù)。頂升技術(shù)的原理十分簡單，但技術(shù)要求高，每一個(gè)環(huán)節(jié)都很關(guān)鍵。首先，根據(jù)實(shí)際情況，通過軟件和實(shí)際承重確定頂升量；其次，依據(jù)結(jié)構(gòu)各部分承受的荷載大小確定頂升點(diǎn)，布置千斤頂；最后，控制好頂升速度，使其均勻、協(xié)調(diào)地升起。重點(diǎn)就在于保持上部結(jié)構(gòu)在不變形的情況下安全頂升至所需高度。從已查閱到的文獻(xiàn)資料看，傳統(tǒng)的頂升方法大多以手動(dòng)操作、人工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、總指揮協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行，其勞動(dòng)強(qiáng)度大，且存在安全隱患。以人工為主的操作存在較大的不確定性，因此，迫切希望出現(xiàn)以電腦自動(dòng)化為主導(dǎo)的新型橋梁頂升技術(shù)。

2.2 橋梁頂升技術(shù)的類型

橋梁頂升技術(shù)按頂升的方式的不同，可分為分段頂升和整體頂升兩種。分段頂升主要針對(duì)簡支梁橋，或者橋型不一致，需要不同頂升高度的結(jié)構(gòu)，此法可以降低頂升難度，有利于快速、穩(wěn)定地完成工程；而整體頂升法主要針對(duì)連續(xù)梁橋，或頂升高度較大，跨度較長的結(jié)構(gòu)，此法對(duì)頂升的技術(shù)、設(shè)備及工人素質(zhì)要求較高，不利于快速化施工。因此頂升技術(shù)未來的發(fā)展方向應(yīng)朝著機(jī)械化、自動(dòng)化、快速化方向發(fā)展。按反力作用位置不同又可分為直接頂升和斷墩頂升兩種。直接頂升主要以承臺(tái)、自然地面或者蓋梁等作為反力基礎(chǔ)，直接進(jìn)行頂升的一種方法；斷墩頂升則針對(duì)無直接反力基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)而言的，如連續(xù)剛構(gòu)橋，此法需截?cái)鄻蚨?，再頂升結(jié)構(gòu)，最后澆筑橋墩。在實(shí)際的工程實(shí)踐中，斷墩頂升法用得較少，因打斷橋墩，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成損傷，且頂升過程受力復(fù)雜，故一般較少采用。

3 液壓同步頂推頂升技術(shù)

液壓同步頂推技術(shù)原理基本與液壓同步頂升技術(shù)相同，液壓同步頂升技術(shù)早期主要應(yīng)用在水力發(fā)電行業(yè)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪和葉輪的安裝中，由于其具有靜平衡頂升、結(jié)構(gòu)變形小及承載力大等眾多優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于其他大型設(shè)備的安裝中。同步頂推技術(shù)起源于同步頂升技術(shù)，是同步頂升技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的拓延。在大型橋梁鋼箱結(jié)構(gòu)梁的安裝中，由于跨內(nèi)吊裝、原位分段拼裝等傳統(tǒng)施工方法很難適應(yīng)實(shí)際施工的需求，所以長期以來都沒有形成較好的處理辦法。為了滿足這些需要，液壓同步頂推頂升技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，液壓同步頂推頂升技術(shù)在鋼箱梁安裝中具有較好的適應(yīng)性和通用性，是近年來發(fā)展較快的一種橋梁施工技術(shù)，它具有控制系統(tǒng)模塊化、通用化等諸多優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同的施工需要。多點(diǎn)聯(lián)控及多點(diǎn)同步液壓頂推是同步頂推頂升系統(tǒng)的核心，由于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)合控制的方式具有一定的難度，所以一直以來都倍受許多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

4 同步頂推頂升系統(tǒng)的構(gòu)建

4.1 同步頂推頂升控制系統(tǒng)的構(gòu)建

4.1.1 同步頂推頂升系統(tǒng)的原理

橋梁同步頂推分為單點(diǎn)頂推式、多點(diǎn)頂推式兩種工作模式。

（1）單點(diǎn)頂推時(shí)，平頂推力裝置的位置集中于橋臺(tái)上，其他各橋墩上設(shè)置一定的滑動(dòng)導(dǎo)軌。單點(diǎn)頂推裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)施；但對(duì)于大型結(jié)構(gòu)不適宜使用。

（2）多點(diǎn)頂推時(shí)，在每個(gè)橋墩上均設(shè)置滑動(dòng)導(dǎo)軌和頂推裝置，將集中的頂推力分散到各個(gè)橋墩上。多點(diǎn)頂推與集中單點(diǎn)頂推相比較，可以避免配置大型頂推設(shè)備，能有效地控制頂推時(shí)梁體的偏移；但多點(diǎn)頂推需要較多的設(shè)備裝置，操作時(shí)同步性要求較高。

4.1.2 PLC控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主控制器采用S7-300，分控制器由S7-200系列的CPU 57-224構(gòu)成，利用PLC網(wǎng)絡(luò)總線PROFIBUS實(shí)現(xiàn)主控制器與分控制器的通信，由工控機(jī)處理顯示各個(gè)頂升和頂推缸的信息參數(shù)及記錄整個(gè)頂推過程。其中，主控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中控制，主要包括：頂升、頂推裝置的控制，壓力數(shù)據(jù)、位移數(shù)據(jù)的采集以及各種故障報(bào)警等輔助功能。

4.2 同步頂推頂升液壓系統(tǒng)的構(gòu)建

4.2.1 頂推液壓系統(tǒng)的構(gòu)建

同步頂推液壓系統(tǒng)由電機(jī)、單向閥、頂推缸、壓力傳感器與位移傳感器及控制器等元件組成。系統(tǒng)工作原理：液壓站輸出壓力油驅(qū)動(dòng)缸，電磁換向閥控制液壓缸推出、縮回的方向；液壓缸分成左右側(cè)兩組，兩組均由一個(gè)電磁控制閥來控制；臨時(shí)墩單側(cè)的缸配有壓力傳感器，用于檢測(cè)控制指令并控制液壓缸的頂推力；頂推力通過比例減壓閥來實(shí)現(xiàn)力的同步控制，單側(cè)位移由一個(gè)位移傳感器在保證力同步的同時(shí)保證位移同步。

4.2.2 頂升液壓系統(tǒng)的構(gòu)建

同步頂升液壓系統(tǒng)主要由超高壓電動(dòng)泵站、螺母自鎖缸、液控單向閥、壓力傳感器、位移傳感器和控制器等元件組成。系統(tǒng)工作原理：電動(dòng)泵站輸出高壓油驅(qū)動(dòng)液壓缸，電磁換向閥控制液壓缸上升、下降的方向；液壓缸分成左右側(cè)兩組，每組由一個(gè)電磁閥控制；臨時(shí)墩單側(cè)的缸配有壓力傳感器，并且由位移傳感器檢測(cè)單側(cè)位移；檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)控制器運(yùn)算比較后，發(fā)出控制指令通過電磁控制閥來實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)墩上的兩側(cè)缸的頂升力和位移的控制。

5 橋梁施工中同步頂推頂升技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

（1）啟動(dòng)第一個(gè)臨時(shí)墩上的頂推設(shè)備，在第一個(gè)臨時(shí)墩上用縱向支撐缸將導(dǎo)梁同步頂升到預(yù)定高度；頂推缸在要求的壓力下提供頂推力，并且控制臨時(shí)墩上兩側(cè)頂推缸同步頂推。完成推進(jìn)一個(gè)行程之后，所有頂推缸回至下一個(gè)行程起點(diǎn)，隨后進(jìn)行下一個(gè)行程的頂推；

（2）隨著鋼箱梁的焊接拼裝，重復(fù)上述頂推步驟直到將導(dǎo)梁頂推到索塔附近，利用全站儀檢測(cè)導(dǎo)梁的變形量。待導(dǎo)梁完全架在索塔的頂推裝置上以后，通過調(diào)整臨時(shí)墩以及索塔上的支撐缸將鋼箱梁調(diào)節(jié)到預(yù)定高度。然后重復(fù)頂推鋼箱梁，同時(shí)要保證臨時(shí)墩和索塔的頂推缸具有一致的設(shè)定壓力值；

（3）重復(fù)上述頂推頂升步驟，鋼箱結(jié)構(gòu)梁將全部頂推到指定位置。

6 結(jié)語

橋梁頂升技術(shù)具有不影響交通，施工快捷，省錢，效果顯著，經(jīng)濟(jì)性良好等優(yōu)點(diǎn)，使其受到越來越多的關(guān)注。因此，不斷研究開發(fā)了同步頂推頂升技術(shù)，拓展了大型鋼箱梁橋安裝技術(shù)的領(lǐng)域、功能和優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步發(fā)展，為類似領(lǐng)域的橋梁施工和大型構(gòu)建的平移和建設(shè)提供了良好的參照。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王華，張祝新.基于PLC的液壓同步系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2002（9）：33～34.

[2] 卞永明，黃慶峰，桂仲成，鄭飛.計(jì)算機(jī)控制液壓同步提升技術(shù)在橋梁豎轉(zhuǎn)施工中的應(yīng)用[J].公路，2002（10）：42～45.