橋梁頂升控制技術(shù)

黃春暉

摘要：本文介紹了一套用于橋梁頂升的多液壓缸同步頂升系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多液壓缸負(fù)載不均衡同步升降，同時又能夠?qū)斏^程中各頂升點(diǎn)壓力、位移進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。應(yīng)用該同步系統(tǒng)，操作人員只需在中央控制室便可對各液壓缸進(jìn)行控制和監(jiān)測，從而完成粱體頂升。該系統(tǒng)還可用于橋梁支座更換，公路、鐵路、輕軌橋梁的定位安裝，頂升調(diào)坡，整體加高等工程。

關(guān)鍵詞：橋梁頂升；多液壓缸同步；分布式控制系統(tǒng)

1、引言

由于江蘇省南通市江海大道快速化改建工程建設(shè)需要，江海大道與通京大道交叉處需改建為互通立交，需對原江海大道落地段高架橋梁進(jìn)行整體調(diào)坡頂升改造。

該調(diào)坡工程共兩聯(lián)六跨，為預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁涉及兩聯(lián)7個橋墩，第一聯(lián)M1、M2、M3、M4，第二聯(lián)M4、M5、M6、M7（橋臺），頂升段橋梁全長190米，橋面寬度24.3米，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式花瓶墩，組合式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。頂升面積為4655m2，頂升段橋梁的總體重量約10144噸。

2、橋梁頂升對多點(diǎn)液壓同步頂升系統(tǒng)的要求

橋梁結(jié)構(gòu)形式各異，質(zhì)量分布不均，應(yīng)能保證各位置的頂力與各點(diǎn)實(shí)際實(shí)際上部結(jié)構(gòu)荷載大小相適應(yīng)的；橋梁頂升過程中，在各頂升點(diǎn)頂力不均的情況下要滿足位移同步；通過頂力的監(jiān)控可了解動力系統(tǒng)正常工作情況，通過位移的監(jiān)控可了解位移的同步情況，從而為頂升指揮提供依據(jù)。

橋梁頂升的重點(diǎn)在于保持橋梁上部結(jié)構(gòu)的完整性。要保證橋梁上部結(jié)構(gòu)完整，就必須保持橋梁上部結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有狀況下同步頂升，這就要求我們采用先進(jìn)的技術(shù)方法——多點(diǎn)PLC液壓千斤頂同步頂升系統(tǒng)。

3、本工程多點(diǎn)液壓同步頂升系統(tǒng)的布置

每臺泵站可獨(dú)立控制兩個控制點(diǎn)，控制點(diǎn)對稱布置于同一橋墩位置橋梁中心線兩側(cè)，其中中間伸縮縫M4橋墩位置布置2臺泵站，其他橋墩處布置一臺泵站。這樣就將橋梁一個橫斷面的位移量分解成兩個獨(dú)立控制點(diǎn)位移量進(jìn)行控制，在出現(xiàn)位移偏差出現(xiàn)微小扭曲的情況下可及時進(jìn)行調(diào)整。

4、多液壓油缸控制系

4.1系統(tǒng)總體方案

對于橋梁同步頂升工程，執(zhí)行機(jī)構(gòu)分散布置在大范圍內(nèi)，多液壓缸同步系統(tǒng)必須滿足這種執(zhí)行機(jī)構(gòu)多，布置分散的特點(diǎn)，因此采用“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) DCS（Dis—tributed ControlSystem），實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分散控制、集中操作，壓力、位移和應(yīng)力的動態(tài)實(shí)時監(jiān)控。多液壓缸同步系統(tǒng)的總體構(gòu)成如所示。多液壓缸同步系統(tǒng)由液壓動力系統(tǒng)和壓力、位移時監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成。

4.2液壓動力系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)多缸動力同步控制的技術(shù)要求，每個液壓缸配以電液比例減壓閥和壓力傳感器，組成快速閉環(huán)調(diào)壓回路，每個液壓缸的施力狀況直接受控于電液比例減壓閥。液壓缸控制回路如圖4.2所示。

通過實(shí)時改變電液比例減壓閥出口壓力PA，調(diào)整高壓軟管兩端的壓差，使流過高壓軟管的流量實(shí)時改變，進(jìn)而達(dá)到控制液壓缸速度的目的。當(dāng) PA > P 時，g為正，液壓缸大腔供油，活塞伸出；當(dāng) P A

5、橋梁頂升工程控制

橋梁頂升工程液壓系統(tǒng)共有4個動作：稱重、頂升、保持、帶載下降。

5.1稱重

所謂稱重就是為找出所有頂升點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載壓力。稱重就是以預(yù)先估算的各頂升點(diǎn)負(fù)載壓力為依據(jù)，控制各電液比例減壓閥出口壓力逐步上升，當(dāng)各液壓缸由于壓力變化使其出力超過頂升點(diǎn)的負(fù)載時，活塞伸出使該點(diǎn)產(chǎn)生位移，壓力和位移的實(shí)時變化通過壓力和位移傳感器傳回主控電腦。當(dāng)位移傳感器測得微小位移時，和該位移傳感器關(guān)聯(lián)的液壓缸停止動作，即電液 比例減壓閥出口壓力停止上升，當(dāng)所有電液比例減壓閥出口壓力平穩(wěn)后，橋梁的重量完全由液壓缸承載，橋梁處于懸浮狀態(tài)，稱重結(jié)束。這時，各頂升液壓缸的出力與該點(diǎn)橋梁的負(fù)載平衡，壓力傳感器傳回的壓力稱為平衡壓力P。本工程各點(diǎn)預(yù)估重量如下表，稱重結(jié)果如圖5.1所示。

5.2頂升控制

頂升時，調(diào)整各電液比例減壓閥，使其出口壓力平衡壓力P的基礎(chǔ)上都增加Δ P，由于各電液比例減壓閥出口壓力（P+Δ p）大于該點(diǎn)的平衡壓力P，且差值相等，由前面分析知各液壓缸可同步上升，根據(jù)工程實(shí)際要求的頂升速度，實(shí)時調(diào)整Δ p大小即可達(dá)到要求。帶載下降時，各電液比例減壓閥出口壓力在平衡壓力P的基礎(chǔ)上減Δ p即可。本工程所采用泵站額定工作壓63MPa，頂升速度10mm/min，壓力控制精度5%，同步位移控制精度±1mm。

5.3頂力、位移監(jiān)控系統(tǒng)

稱重、頂升界面主要用來顯示壓力和位移，以數(shù)據(jù)的形式顯示，如果想觀察壓力和位移的實(shí)時變化趨勢，只需切換到動態(tài)曲線界面即可。

從圖5.2-2頂升過程中記錄的頂升界面的位移實(shí)時變化，可以看出頂升過程中的同步性，滿足工程±1.0 m m 的要求。

6、結(jié)束語

本文介紹了一套用于橋梁頂升的多液壓缸同步頂升系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多液壓缸負(fù)載不均衡同步升降，同時又能夠?qū)斏^程中各頂升點(diǎn)壓力、位移進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。應(yīng)用該同步系統(tǒng)，操作人員只需在中央控制室便可對各液壓缸進(jìn)行控制和監(jiān)測，從而完成粱體頂升。該系統(tǒng)還可用于橋梁支座更換，公路、鐵路、輕軌橋梁的定位安裝，頂升調(diào)坡，整體加高等工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]周明華，翟瑞興.公路橋梁橡膠支座更換技術(shù)的探討[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2005（3）：52—54.

[2]席超波.橋梁橡膠支座常見病例分析及雙控整體頂升更換制作方法[J].中外建筑，2003（5）：88—89.

[3]吳定安.上海音樂廳頂升和平移工程的液壓同步系統(tǒng)[J].液壓氣動與密封，2004（1）：24—26 .

[4]朱學(xué)軍.分布式控制系統(tǒng)發(fā)展綜述[J].機(jī)床電器，2004（1）：5—8 .