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臺灣PLC電腦控制橋梁液壓同步頂升系統在現代橋梁維修加固中的運用

　　如今我國經濟高速發展，近些年各地基礎建設如火如荼。現代橋梁運行數年后，受到車流量急劇增加的影響，都暴露出不同程度的問題。現代橋梁的維修加固將成為今后我國橋梁施工行業最重要的發展趨勢之一。而PLC電腦控制液壓同步頂升系統已經在現代橋梁維修加固中發揮了舉足輕重的作用。

  橋梁維護加固 PLC電腦控制液壓同步頂升系統 更換支座

  1 同步頂升系統簡介

       本套同步頂升系統利用液壓變頻調速控制、壓力和位移閉環自動控制的方式，實現多點力均衡控制，對頂升的橋梁進行稱重、同步頂升、同步降落。本系統中的液壓泵站采用閥配流形式的柱塞泵，泵站上安裝有均載閥，可靠的保證千斤頂在頂升和降落時都處于進油調速控制，緩解了千斤頂升降切換過程中液壓沖擊力對頂升的同步精度和梁體的結構造成影響，同時均載閥可以無泄漏的鎖住千斤頂，在意外停電時仍然能保證千斤頂不會自由下滑，使千斤頂所承負載不會處于失控境地。系統中還安裝有壓力變送器和檢測裝置位移檢測裝置，當千斤頂移動時，壓力檢測裝置就可以實時精確地測定千斤頂所承受的負荷;同時位移檢測裝置可測定千斤頂的實時位移，從而測得梁體的頂升高度(如圖1)。

  2 同步頂升系統的運用

　以武漢市某高速公路匝道橋維修加固工程為例，該橋左幅第一聯A4#墩出現傾斜，其支座上下板錯位已達41.5cm。根據設計文件要求，采取修建臨時支墩、反力托換、將A4#墩處單點支撐變為雙支撐的處理措施進行處理。左右幅孔跨布置均為5×20m+5×20m+5×20m鋼筋混凝土連續箱梁，橋梁全長306m。A匝道連續梁橋面寬2×9.2m，左、右幅分開設置，每幅橋均為單箱單室，梁高1.3m，橋面寬9.2m，箱底寬4.2m。下部結構采用樁柱式墩，肋板式臺，鉆孔樁基礎。其中A4#墩處自重支反力3400KN。

　3 頂升目的

　作用有二：

(1)墩柱托換，將支反力點變為新墩柱支座上，舊墩柱可進行拆除。頂升后留有一定的操作空間，便于舊墩柱支座解除。(2)恢復梁體原有高度。受墩柱傾斜影響，梁體在支座處產生了一定的下降，同時造成非常不利的正彎矩。由于連續梁中間支座處梁體所受彎矩為負彎矩，A4#墩支座處梁體抵抗正彎矩性能弱，已導致梁體底部發生了輕微的橫向裂縫。恢復梁體原有高度，消除不利的正彎矩，也是頂升目的之一。

　　3.1 使用同步頂升的意義

　　首先，該項目A4#處于立交匝道橋圓曲線處，大體積梁體受力復雜，加之梁底橫斷面高程不同，唯有使用液壓同步頂升系統才能保證結構物重心平衡和同步頂升的要求。

　　其次，在采用傳統的頂升工藝時，往往由于荷載的差異和設備的局限，無法根本消除油缸不同步對頂升構件造成的附加應力從而引起構件失效，具有極大的安全隱患。本工程所采用的PLC液壓同步頂升技術是一種力和位移綜合控制的頂升方法。由液壓千斤頂，精確地按照橋梁的實際荷重，平穩地頂舉橋梁，同時液壓千斤頂根據分布位置分組，與相應的位移傳感器(光柵尺)組成位置閉環，以便控制橋梁頂升的位移和姿態，同步精度為±2.0mm，這樣就可以很好的保證頂升過程的同步性。見上述頂升減少該支座處梁體正彎矩，但頂升行程必須嚴格控制，不僅要恢復梁體原有的受力狀態，更要避免由于超頂或不同步頂升帶來的附加應力。因此，高精度、安全可靠的液壓同步頂升系統成為首選。

　　3.2 頂升設備

　　(1)PLC液壓同步頂升泵站及主控電腦，通過與各個頂升千斤頂相連，可編程控制器通過輸入指令對頂升千斤頂輸出油壓達到頂升作用。同時，千斤頂的壓力傳感器和位移傳感器將負荷和位移信號送至可編程控制器，可以及時調整達到同步作用。(2)頂升千斤頂主要為200噸液壓千斤頂，頂身長395mm，液壓缸直徑為160mm，行程為150mm。千斤頂均配有液壓鎖，可防止任何形式的系統及管路失壓問題，從而保證負載有效支撐。(3)支反力系統。本項目采用4根φ1000×16鋼柱將支反力傳遞到新建承臺上。鋼柱使用�63作剪刀撐和水平撐增加支架系統穩定性。(4)鋼分配梁。避免頂升千斤頂集中受力，對梁底造成不利影響，在梁底與千斤頂之間設置鋼分配梁。分配梁采用Q345鋼板焊接成箱型截面，板材厚度為25mm，長度為4米，經計算其受力能夠滿足其施工需求。

　　3.3 頂升步驟

　　(1)設置頂升基礎。本工程頂升基礎即為承臺，待承臺混凝土達到一定強度即可。(2)安裝頂升支架。鋼柱采用膨脹螺栓或預埋件焊接方式與承臺牢固相連，剪刀撐、水平撐按設計要求安裝。(3)安裝梁底分配梁。分配梁安裝在指定的位置，并與梁底緊密相連。(4)安裝千斤頂、油管及泵站。為方便操作，所有千斤頂行程方向朝下，將千斤頂底座固定在分配梁底部上。同時千斤頂軸心要與鋼柱同心，避免偏心受壓帶來的危害。

　　3.3.1 頂升準備工作

　　機械方面：檢驗設備元件和系統的可靠性、檢查液壓油清潔度、檢查力閉環和位置閉環的穩定性。人員方面：組織領導小組責任到位、選派受訓操作人員。

　　3.3.2 泵站和頂升系統安裝與檢查

　　(1)千斤頂安裝是否垂直牢固;(2)限位支架安裝是否牢固，限位值設值大小;(3)影響頂升的設施是否已全部拆除;(4)主體結構上確已去除與頂升無關的一切荷載;(5)主體結構與其它結構的連接是否已全部去除。(6)頂升。頂升高度15mm，最大頂升速度10mm/min。(7)落頂。待支座轉換完成后即可回油落頂。新支座頂抄墊鋼板避免梁體回落。(8)頂升系統和支架的拆除。

　　4 結語

　　PLC液壓同步頂升系統是大跨度大體積橋墩支座更換工程更安全可靠和更精密的頂升方法