同步顶升支座更换技术

吕　涛　刘永福　刘俊峰 摘　要:结合具体工程实例,介绍了PLC控制液压同步顶升技术在桥梁支座更换中的应用,分别阐述了PLC同步控制系 统的组成和特点及顶升原理,并对线性同步顶升控制技术作了具体说明,指出该技术安全、快速、可靠,值得进一步推广。 关键词:桥梁支座, PLC同步控制系统,线性同步顶升 中图分类号:U443. 36 文献标识码:A 随着国内基础设施工程的大量上马,现浇箱梁式桥梁工程逐 渐增多,大量采用盆式和球形支座,这类支座中单向支座有方向 之分,由于设计图纸错误和施工等原因,经常造成支座方向安装 错误,一旦安装错误就需要采用顶升技术进行支座调整或更换。 桥梁支座更换在采用传统的顶升工艺时,往往由于荷载的差异和设备的局 限,无法根本消除油缸不同步对顶升构件造成的附加应力从而引 起构件失效,具有极大的安全隐患。桥梁支座更换PLC控制液压同步顶升是一 种力和位移综合控制的顶升方法,这种力和位移综合控制方法, 建立在力和位移双闭环的控制基础上。由液压千斤顶,精确地按 照桥梁的实际荷重,平稳地顶举桥梁,使顶升过程中桥梁受到的 附加应力下降至最低,同时液压千斤顶根据分布位置分组,与相 应的位移传感器(光栅尺)组成位置闭环,以便控制桥梁顶升的位 移和姿态,同步精度为±2. 0 mm,这样就可以很好的保证顶升过 程的同步性,确保顶升时梁体结构安全。

1　工程概况 更换支座匝道为四跨一联钢筋混凝土连续箱梁,全长135 m, 桥跨组成为35 m + 35 m + 35 m + 30 m,梁高1. 8 m,匝道宽度为 8 m。其中S0和S3北侧单向支座方向安装错误。 本工程的施工特点和难点: 1)顶升荷载较大,顶升段总重 1 850 t; 2)连续箱梁,梁高较大,对多点顶升的同步性控制要求较 高; 3)顶升段坡度较大(6% ) ,必须针对顶升过程中可能出现的下 滑力采取相应的措施,以免对S4处的背墙及桥的使用功能形成 安全隐患。 桥梁支座更换2　支座 一联箱梁中的支座不论是几跨几排,在审核图纸和施工中应 注意盆式或球形支座在方向方面的工作原理。每联箱梁中肯定 有一个也是唯一一个固定支座,其他单向支座或双向支座均相对 于固定支座只允许在一个平面内产生纵向和横向位移,和固定支 座在同一横桥向轴线上的支座必定是顺桥向的单向支座。如果 施工中发现某一单向支座相对固定支座对梁体发生锁定现象,使 梁体无法在使用中发生位移,那此类支座必定是安装错误的。桥梁支座更换 3　PLC同步控制系统 桥梁支座更换3. 1　同步控制系统组成 PLC控制液压同步系统由液压系统(油泵、油缸等) 、检测传 感器、计算机控制系统等几个部分组成。 液压系统由计算机控制,可以全自动完成同步移位,实现力 和位移控制、操作闭锁、过程显示、故障报警等多种功能。桥梁支座更换 3. 2　系统特点 1)具有友好Windows用户界面的计算机控制系统。整个操 纵控制都通过操纵台实现,操作台全部采用计算机控制,通过工 业总线,施工过程中的位移、载荷等信息,被实时直观地显示在控 制室的彩色大屏幕上,使人一目了然,施工中的各种信息被实时 记录在计算机中,长期保存。由于实现了实时监控,工程的安全 性和可靠性得到保证,施工的条件也大大改善。2)整体安全可 靠,功能齐全。软件功能:位移误差的控制;行程控制;负载压力 控制;紧急停止功能;误操作自动保护等。硬件功能:油缸液控单 向阀可防止任何形式的系统及管路失压,从而保证负载有效的支 撑。桥梁支座更换3)所有油缸既可同时操作,也可单独操作。4)同步控制点数 量可根据需要设置,适用于大体积桥梁或构件的同步移位。

3. 3　液压控制系统 顶升施工的第一步是桥梁的称重,通过调节减压阀的出口油 压Pout,缓慢地分别调节每一个液压缸的推力,使桥梁抬升,当桥 梁与原立柱刚发生分离时,液压缸的推力,就是桥梁在这一点的 重量值,称出桥梁的各顶升点的荷重,并把减压阀的手轮全部固 定在PD = Pout - Pco的位置,便可转入闭环顶升,依靠位置闭环,桥 梁可以高精度地按控制指令被升降或悬停在任何位置。桥梁支座更换 3. 4　顶升系统控制原理 比例阀、压力传感器和电子放大器组成压力闭环,根据每个 顶升缸承载的不同,调定减压阀的压力,将几个千斤顶组成一个 顶升组,托举起梁体,但是如果仅有力平衡,则桥梁的举升位置是 不稳定的,为了稳定位置,在每组安装光栅尺作精密位置测量,进 行位置反馈,组成位置闭环,一旦测量位置与指令位置存在偏差, 便会产生误差信号,该信号经放大后叠加到指令信号上,使该组 总的举升力增加或减小,于是各油缸的位置发生变化,直至位置 误差消除为止。由于组间顶升系统的位置信号由同一个数字积 分器给出,因此可保持顶升组同步顶升,只要改变数字积分器的 时间常数,便可方便地改变顶升或回落的速度。桥梁支座更换 4　线性同步顶升控制 桥梁支座更换4. 1　线性同步 本工程根据设计要求,需进行原桥面纵坡调整,即同轴线所 有千斤顶同步顶升,不同轴线之间千斤顶线性同步顶升,要求分 别计算、控制各轴油缸行程速率;而落梁时,整体同步落梁至新垫 石支座上。 4. 2　线性同步顶升控制

3. 4　顶升系统控制原理 比例阀、压力传感器和电子放大器组成压力闭环,根据每个 顶升缸承载的不同,调定减压阀的压力,将几个千斤顶组成一个 顶升组,托举起梁体,但是如果仅有力平衡,则桥梁的举升位置是 不稳定的,为了稳定位置,在每组安装光栅尺作精密位置测量,进 行位置反馈,组成位置闭环,一旦测量位置与指令位置存在偏差, 便会产生误差信号,该信号经放大后叠加到指令信号上,使该组 总的举升力增加或减小,于是各油缸的位置发生变化,直至位置 误差消除为止。由于组间顶升系统的位置信号由同一个数字积 分器给出,因此可保持顶升组同步顶升,只要改变数字积分器的 时间常数,便可方便地改变顶升或回落的速度。桥梁支座更换 4　线性同步顶升控制桥梁支座更换 4. 1　线性同步 本工程根据设计要求,需进行原桥面纵坡调整,即同轴线所 有千斤顶同步顶升,不同轴线之间千斤顶线性同步顶升,要求分 别计算、控制各轴油缸行程速率;而落梁时,整体同步落梁至新垫 石支座上。桥梁支座更换 4. 2　线性同步顶升控制。

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