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                同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用

                2021-05-22 10:27:58 同步頂升系統應用 891

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

                    摘要:高速公路提質改造過程中需要進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。對PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升技術原理與施工技術進行了分析。工程應用表明,PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統實現了高精度同步頂升,確保了施工過程中的橋梁結構安全。


                    隨著公路交通量的增大和人民生活水平的提高,廣大司乘人員對出行道路的行駛質量提出了更高的要求,越來越多的省份將病害較嚴重的水泥混凝土路面高速公路列入了“白改黑”的提質改造計劃當中。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瀝青面層擴散,導致形成大面積的反射裂縫,或將原路面破碎作為基層,或不破碎原路面,在原水泥混凝土路面上加設一層連續配筋層或應力吸收層,從而造成了提質改造后的路面比原路面標高提高(一般提高18cm以上)。


                    對于加鋪提質改造中的原有橋梁,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,按中國最新橋梁設計規范無法通過驗算,無法確保橋梁的運營安全。在這種情況下,一般會對橋梁進行頂升,以減少橋面加鋪厚度,實現減少恒載的目的。因此,在水泥混凝土路面的“白改黑”提質改造過程中,實現對可頂升橋梁的快速、安全頂升,具有非常重要的現實意義。該文對京港澳高速公路湘潭至耒陽段高速公路提質改造中橋梁的高精度同步頂升進行介紹。1PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統的原理PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統(Program—mablelogicController,即可編程控制器,是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置),是以工控機、可編程控制器及液壓控制系統為硬件平臺、監控軟件為軟件平臺的多液壓缸橋梁同步頂升分布式控制系統。系統主要由液壓動力系統與實時監控系統兩大部分組成。該系統能夠實現執行機構的分散布置、集中操作,既能滿足多液壓缸載荷不均同步升降,又能對橋梁頂升過程中各監測點的壓力、位移和應力進行實時監控,實現橋梁的力一位移雙閉環控制。系統位移同步精度達到±0.5mm。多液壓缸同步頂升系統的技術原理是:采用“工控機+可編程控制器+液壓控制系統”組成的分布式控制系統,對頂升過程中各頂升點壓力、位移和梁體應力進行實時數據采集,將監測數據不斷地與安全閾值進行比較,以確定并自動執行頂升系統各頂升千斤頂的下一步動作,從而實現多液壓缸負載不均衡同步自動升降。橋梁同步頂升分為稱重、頂升、保持和同步下降等步驟。

                    2、工程應用實例

                    京港澳高速公路湘潭至耒陽段高速公路(簡稱潭耒高速)K1544+713處分離式立交橋為潭耒高速主線橋,跨越機耕道,橋跨組合為1×8m,橋梁全長2Om,橋面凈寬為25m。橋梁上部 結構為8m跨徑鋼筋混凝土空心板梁。在潭耒高速提質改造中,按施工圖設計,需對該橋進 行頂升,以進行支座更換和橋面標高調整。該橋具體情況見表1。

                同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用

                    3、頂升方案

                    根據該橋梁的結構形式,參考設計院的意見,采用一跨半幅整體頂升的頂升方式。根據施工圖設計文件,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行頂升的頂升方式。牛腿式頂升原理是在蓋梁、臺帽或臺身立面上植入化學錨栓,安裝鋼牛腿、千斤頂直接頂升梁板。根據橋梁結構及空心板支反力,8m跨徑的鋼筋混凝土空心板梁改造階段結構自重(計人錨筋拉力)為:邊梁294kN、中梁262kN。根據設計要求,千斤頂安裝在空心板鉸縫及邊梁端點處,共需2×11 個千斤頂。因此,各千斤頂理論荷載(安全系數取1.5)分別為:74kN(邊梁臨空側)、139kN(邊梁臨中板處)、131kN(鉸縫處),按荷載均布考慮,各千斤頂受力設計平均荷載為122kN。根據橋梁荷載及橋梁結構實際情況,確定配備下列頂升設備:千斤頂(22臺)、液壓泵站(1套)、分油塊(4個)、控制柜(4臺)及高壓油管等,千斤頂布設在鉸縫處。為了實現同步頂升,獲取頂升過程各參數實時數據,采用包含位移、油壓、梁板應力、橋面控制標高測量在內的監控系統。位移采用位移計進行自動監測,采用一(千斤)頂一(位移)計的方式布點;油壓采用一頂一個壓力傳感器的方式布點,梁板應力計主要布設在鉸縫處。


                    4、施工情況及數據分析

                    由于該橋下穿機耕道,為附近社區居民進出的唯一通道,機動車輛穿行頻繁,揚塵嚴重,采 取了灑水等降塵措施,現場施工環境仍然十分惡劣。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,出現了油壓增大而位移不變、應力數據突然消失等問題,由于監控系統報警及時,經處理后恢復正常,橋梁頂升與支座更換歷時2d。PLC控制橋梁同步頂升施工工藝流程如下:施工準備一頂升準 備一稱重一試頂升一保壓一正式頂升一安裝臨時支撐一更換支座一橋面標高校核一拆除臨時支撐一落梁一拆除頂升設備。PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統采用微機監控系統,頂升監測數據可以動態實時顯示在監控屏幕上。顯示的參數主要有: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置了超限報警功能,對非系統原因造成的意外事故進行提示,如:人為碰觸傳感器、位移計安裝偏斜等。

                    4.1油壓/位移監測數據分析

                    經過試頂升、保壓之后,確認系統正常。截取正式頂升至落梁過程中的典型監控數據進行千斤頂受力與位移變化情況、梁板應力變化情況分析,以評價橋梁頂升過程的安全性。

                    (1)錨筋切割前頂升數據(圖1)。
                同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用

                    (2)錨筋切割后頂升數據(圖2)。

                同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用

                    (3)同步下降監控數據(圖3)。

                同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用

                    從圖1~3的監控數據,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大于空心板梁理論計算荷載。而且,因為錨筋施工質量不一,其實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1992.7kN,平均荷載.6t(平均荷載為千斤頂實際受力荷載總和除以千斤頂總數量);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計平均荷載,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,均小于系統設定的±0.5mm 的最大限值,說明頂升同步性好,橋梁頂升與下降平穩。

                同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用

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                    4.2梁板應力監測數據分析

                    在梁板底面鉸縫的適當位置設置數個應力計,對監測數據表明: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)現場巡視均未發現鉸縫開裂現象 ,梁板安全。上述情況表明橋梁頂升過程中系統設定的千斤頂同步精度(0.5ram)完全能滿足梁板安全的需要。橋面控制標高監測數據也表明,各點相對高差≤3mm。橋梁姿態及平穩性保持很好,橋梁整體安全。


                    5、結語

                    新型PLC控制多液壓缸橋梁同步頂升系統,由于采用了“工控機+可編程控制器+液壓控制系統”組成分布式控制系統,選擇“位移+壓力雙閉環控制、應力限值報警”的監控策略,實現了各頂升點位移與壓力在線監測與反饋調節,實現了高精度同步頂升與同步下降,各千斤頂同步精度達到0.35mm。采用梁板應力監測,保證了頂升與回落過程橋梁結構安全。整個頂升過程是在監控系統的實時監控狀態下完成的,實現了橋梁結構位移、受力均實時監控,進而確保了橋梁在安全、穩定的狀態下完成頂升。PLC控制同步頂升技術已經成為一項日趨成熟的施工技術。它在施工技術、經濟與社會效益方面的優勢已得到大量實踐的證明,因此在當前高速公路提質改造過程中采用PLC液壓同步控制技術完成既有橋梁的改、擴建工程施工,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工作與費用,對確保施工安全與提高交通行業施工自動化水平具有實際意義。


                    以上便是關于“同步頂升系統在高速公路及橋梁中的應用”的相關技術知識,如果你們有更多關于液壓扳手的問題,也可以搜索http://www.www.mmoaxis.com/或者撥打13871243450,德國進口液壓扳手廠家普朗特將為您提供最專業的解答。



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