应用36点同步顶升技术更换桥梁支座

应用36点同步顶升技术更换桥梁支座 

The Application of the 36 Points of Synchronous Lifting Technology in the Replacing Bridge Bearing 山东省高速路桥养护有限公司 汪瀛洲/WANG Yingzhou 

摘　要：桥梁支座同步顶升技术由于经济、安全、施工简便等优点被广泛应用于桥梁日常养护维修，本文介绍一种 36 点同步顶升技术在桥梁支座更换中的应用，该技术使得桥梁应力不发生改变，可有效提高最高与最低顶升点之间的 位移精度，从而保证桥梁的安全。

 关键词：同步顶升 顶升体 传感器 PLC运算 

随着我国社会经济和交通运输业的快速发展，重 载车辆的增加与超载使得当前许多桥梁远远超过其当 初设计承载能力，出现压裂、挤胶、侧鼓等破坏形式， 严重影响了桥梁通车安全性。因此，在梁式桥桥跨的 两端设置支座，把桥跨结构上的全部荷载传递到桥墩 台上，并同时承受桥跨结构由于荷载作用所发生的端部 水平变位、转角等各种变形，成为改善桥梁的主要方法。 传统的支座更换方法采用系列起重或顶起设备在 墩台顶面或在预先设置的支架上起顶梁板，达到更换 支座的目的，这种方法所需机械设备多、工序繁琐、 施工周期较长、成本较大。20 世纪50 年代桥梁同步顶 升技术在铁路桥梁架设、位移的应用，为维修桥梁支 座提供了便捷、快速、安全的施工方法[1,2,3]。2003 年，天津狮子林桥在国内率先采用了同步顶升技术[4]， 但仅仅应用在桥梁整体顶升，支座更换只涉及到一小部 分。2007 年，扬州毛港桥采用千斤顶同步顶升技术完 成了桥梁支座的快速更换，同年，北京哑巴河桥实现 了桥梁整体同步顶升，为其他桥梁支座的更换奠定了基 础。在尽量缩短中断交通时间的情况下，本文介绍一种 36 点同步顶升技术，可快速更换已损坏桥梁支座，提 高最高与最低顶点之间的位移精度，争取最大的社会 和经济效益。

 1 顶升体布置方案 

常见的桥梁上部结构形式有空心板、T 梁、箱梁等， 其中箱梁是一个整体，空心板之间通过铰缝和桥面铺 装使板与板之间联接，T 梁通过湿接头和桥面铺装使 梁与梁形成整体，在桥梁支座发生损坏时，需要把上 述整体进行抬高实现支座更换，在抬高的过程中，面临 着桥梁整体及同步顶起问题，本文采用36 点同步顶升 控制系统作为顶升工具，该系统具有良好的Windows 用户界面，充分保证桥梁在顶升过程中的整体性，使得 对应梁体不存在损坏，保证顶升过程中的结构安全与 操作安全。 顶升前应对桥面各处的伸缩缝、桥面连续或其他 设施进行拆除，以便顶升时桥梁能够顺利施工。顶升 体为六个桥墩间的五跨梁，每跨梁有7 ～ 9 片梁，将其 看成三个部分，最边上的两端各一片梁，为两个顶升体， 其余中间剩余的5 ～ 7 片梁为一个整体。每跨梁包含3 个顶升体，6 个顶升点，整个系统有30 个顶升点。泵 站放置在每个桥墩上或附近，使得所需油管最短，分 控箱安装在泵站上，每个顶升点另做支架及挂钩固定 拉线式位移传感器，压力传感器安装在管路上，主控 台通过数据总线与各分控箱连接，放置在操作人员可 安全操作的地方。 在正式实施顶升前，要实行预压校验顶升支撑体 系基础承载能力，顶升支撑体系的稳定性，校验液压 系统以及高压油管闭合程度，消减基础与钢管支架的 压缩变形对后期顶升的影响。根据施工图确定立柱切 割位置并对切割位置进行标识，切割顺序由低到高， 与顶升的顺序保持一致，只有当支架搭设完毕并对墩 柱进行固定且顶升千斤顶对盖梁进行预顶紧后方可进 行切割，顶升流程图如图1 所示。

2 工作原理 

同步顶升中用到的六台泵站通过各自的三位四通换 摘　要：桥梁支座同步顶升技术由于经济、安全、施工简便等优点被广泛应用于桥梁日常养护维修，本文介绍一种 36 点同步顶升技术在桥梁支座更换中的应用，该技术使得桥梁应力不发生改变，可有效提高最高与最低顶升点之间的位移精度，从而保证桥梁的安全。 向阀为系统提供动力油，通过分油油路块用软管与各油 缸相联，在顶升状态时，各分控箱采集压力传感器信号， 监测各顶升点的负载状况，并采集位移传感器的信号， 监测各顶升点的行程数值，通过数据总线集中到主控台， 经主控PLC 运算，发出指令给各分控箱，再由分控箱 PLC 运算，控制各顶伸点的电磁控制流量阀组的开合 频率，从而控制进入各顶升点油缸无杆腔的进油量来实 现各顶升点油缸的同步上升，达到整个桥梁段的水平同 步顶升。其工作原理图如图2 所示。 图2 中的桥梁顶升，在下降状态时，六台泵站通 过各自的三位四通换向阀换向，各分控箱采集压力传感 器信号，监测各顶升点的负载状况，并采集位移传感器 的信号，监测各顶升点的行程数值，通过数据总线集中 到主控台，经主控PLC 运算，发出指令给各分控箱， 再由分控箱PLC 运算，控制各顶伸点的电磁控制流量 阀组的开合频率，从而控制流出各顶升点油缸无杆腔的 出油量来实现各顶升点油缸的同步下降，直至压力传感 器测到的值小于预置空载值，达到整个桥梁段的水平 同步下降。 系统中，液控单向阀（液压锁）对各顶升点起到失压 失电的负载保持作用，电磁控制流量阀组中，集成了节 流阀和单向节流阀，可对进出油缸的油流进行双向预 先调节，保护系统的稳定性，系统中，泵站A、B 口均 设有溢流阀，可实时对系统上升、下降时最高压力的调 节，并起到超压保护作用。

 3 应用实例 

本文利用36 点同步顶升技术， 采用型号为 PE0.82L-1.5KW 的6 台液压泵站，型号为S7-300 的主 控台1 台，型号为S7-200 的6 台分控箱，36 个型号为 700BAR-1/4N 的压力传感器与拉线式位移传感器，6 个型号为VE43 的电磁三维四通换向阀，36 个型号为 WV700 的电磁控制流量阀组和型号为V42 的液空单向 阀，12 个型号为V152 的溢流阀和型号为A65 的分油 油路块，约1000 m 长的型号为700BAR 的油管和约 4000 m 长的型号为1.0*2 的控制线缆，1000 m 长的西 门子数据总线，36 台型号为50 t、150 t 的油缸实现桥 梁支座的同步顶升。 在上述配置设备的基础上，本文开发了用于36 点 同步顶升技术的PLC 控制系统和组合式液压站，其中 包括PLC控制模块、传感器通信模块、液压系统模块等， 实现了液压系统的多路多点联控，本文使用的液压原 理如图3 所示。 图3 中，使用换向阀切换进出油路，控制顶升液 压缸的上升与下降，系统操作压力为700 bar，位移 传感器有效测量距离150 mm，最多可控制36 个顶升 点，工作时液晶显示所有顶升参数。在数字控制顶升 的过程中，最高和最低顶升点之间的位移精度可达到 ±1 mm， 且液压处于闭环控制，适用于任何外形和重量分 布的负载。

 4 结 论

 桥梁整体同步顶升技术可在不中断交通条件下进 行支座更换，有效保证桥体正常运营，因此可大大降低 后期桥梁的养护费用，且现场施工设备集约机动，社 会影响面小，具有较好的社会效益。本文介绍一种36 点同步顶升技术在桥梁支座更换中的应用，开发了专用 PLC 控制系统和组合式液压站，有效提高最高与最低 顶升点之间的位移精度。

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