淺談步履式頂推施工過程中同步性分析

吳明山 黃永志

摘要：本文對步履式多點連續(xù)頂推施工技術過程中液壓同步性、安全性、受力及監(jiān)測控為研究分析。實例證明，各個階段的控制是行之有效的。

關鍵詞：步履式頂推;鋼箱梁;受力;施工控制;應力監(jiān)測

1 引言

隨著公路橋梁建設不斷的深入發(fā)展，鋼箱梁在公路橋梁過程中的應用越來廣泛，對提高公路橋梁的工程質量發(fā)揮更大的作用，為此，嚴格控制鋼梁的施工技術要點尤為重要，提高施工質量與效率。

2 工程概況

柳州鳳凰嶺大橋主橋位于柳州市北部，是規(guī)劃中橫跨柳江，東西向連接柳州市柳北區(qū)與河東新區(qū)、柳東新區(qū)的主要快速通道。本工程范圍西起柳江西岸躍進路，跨越柳江，東至東岸河東新區(qū)規(guī)劃路，包含鳳凰嶺大橋主橋及其接線道路和躍進路交叉口改建，總長1.569km。主橋上部結構為700m風雨橋，跨徑布置為96m+124m+3×130m+90m的等高連續(xù)組合鋼箱梁，主梁采用雙箱單室結構。主橋為（96+124+3×130+90）m=700m等高連續(xù)組合梁橋，橋面標準斷面寬46.6m，中墩墩頂處局部加寬至48.6m，等高雙箱組合梁斷面，梁高6.5m。

3 步履式頂推結構簡介

鋼箱梁頂推采用步履式頂推設備，步履式頂推裝置包括四大結構三大系統(tǒng)：滑箱結構、頂升千斤頂結構、平移千斤頂結構、糾偏裝置結構，液壓泵站系統(tǒng)、分控制系統(tǒng)及總控系統(tǒng)。整套步履頂推設將傳統(tǒng)的頂推頂、頂舉頂、糾偏頂合為一體，具備將頂推、糾偏、落梁功能集于一體。各套步履式頂推裝置由一套總控制系統(tǒng)進行集中控制。

3.1控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用分布式計算機網絡控制系統(tǒng)，由1個主控臺（工控機+組態(tài)軟件）、若干個現(xiàn)場控制器、若干傳感器、若干數(shù)據(jù)線及控制線組成。主控計算機根據(jù)各種傳感器采集到的位移信號、壓力信號，可對每個現(xiàn)場控制器進行遠程控制，顯示千斤頂頂?shù)挠蛪杭拔灰?顯示每個墩兩側頂升的距離;顯示箱梁是否發(fā)生橫向移位。可遠程起動、停止泵站，遠程調節(jié)泵站的流量、壓力以及控制泵站完成各種動作。在聯(lián)機狀態(tài)下，所有的操作均由主控計算機完成，現(xiàn)場控制器只進行急停操作。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)保存功能和故障報警功能，在達到預先設定的行程或負載限制時自動停機。

3.2液壓泵站

步履式頂推配套液壓泵站采用電動機驅動一臺負載敏感變量泵，從變量泵輸出的油液經過比例多路閥，由比例閥控制進入各個回路的油液的通斷及流量大小以調節(jié)系統(tǒng)同步。負載敏感變量泵根據(jù)比例閥閥芯的開口大小，調節(jié)其變量斜盤的角度，從而調節(jié)輸出流量值與比例閥的開口值相匹配，從而達到節(jié)能的目的。

在頂推過程中鋼箱梁的受力狀態(tài)與成橋時受力狀態(tài)完全不同，整個頂推過程的監(jiān)控應以支反力控制為主，標高控制為輔的原則進行。因此每輪頂推前依據(jù)監(jiān)控指令，明確該輪頂推鋼加勁梁所經墩臺的豎曲線變化范圍（即標高變化值）及主梁許用支反力（即墩臺的許用壓應力）變化范圍，以確定該輪頂推的頂舉千斤頂?shù)恼{整范圍。

4 頂推過程監(jiān)測

位移觀測：位移觀測主要是鋼箱梁的中線偏移和支撐架頂?shù)乃?、豎向位移，在頂推過程需及時調整。施加頂推力：各支撐架頂推力的大小是根據(jù)摩阻力的大小調節(jié)，并通過油表來反應，選用精度較高的油表。千斤頂、油表使用之前進行標定。頂推系統(tǒng)使用前應按照操作流程進行調試與試驗。每次頂推，必須對頂推的鋼箱梁中線進行測量，并控制在允許范圍以內;如出現(xiàn)偏差，則需要立即調整。

頂推過程中若發(fā)現(xiàn)頂推力驟升，應及時停止并檢查原因。頂推時，應派專人檢查導梁及鋼箱梁，如果導梁構件有變形、導梁與鋼箱梁連接處有變形或鋼箱梁局部變形等情況發(fā)生時，應立即停止頂推，進行分析處理。注意頂推過程中頂升力、平移力、下降力的變化。頂推到最后梁段時要特別注意梁段是否到達設計位置。最后一次頂推時應采用小行程點動，以便糾偏及縱移到位。

5 步履頂推設備縱向水平的同步性

當頂升頂活將頂推滑箱和主梁頂起后，頂推千斤頂伸缸將主梁頂推前移，此過程需進行位移同步控制、橫向調節(jié)控制。主控臺除了控制所有橋墩上頂推千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動作之外，還必須保證所有頂推千斤頂每行程的同步。

頂推控制策略是以位移控制為主。同一橋墩上水平頂推同步控制：以L1#臨時墩上左邊的1#千斤頂為主動點及比較基準（伸缸速度一定），L1#臨時墩右邊的2#千斤頂為隨動點并與1#頂比較。2#頂?shù)男谐?gt;1#頂時（位移量差設定值為2mm），則減小該頂?shù)谋壤y的流量。反之，則增大相應比例閥的流量。同墩兩側頂推同步要求≤5㎜。

不同橋墩上水平頂推同步控制：以L1#臨時墩上的1#頂為主動點及比較基準，其余橋墩的千斤頂與之比較。各墩千斤頂頂位移量差超過設定值（3mm）時則減小或增大相應的比例閥的流量。各墩頂推同步要求≤5㎜。

頂推設備調試時可先行按同步精度要求（墩間同步在5mm之內，同墩兩側同步在4mm之內）調整比例閥流量，以確保頂推施工中同步控制。

6 步履頂推設備豎向千斤頂?shù)耐叫?/p>

豎向頂舉頂活塞伸出時頂推滑箱和梁頂起，此過程主控臺除了控制集群頂舉千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動作之外，還要通過安裝在滑道和墊梁之間的位移傳感器檢測頂升的高度，保證各頂舉頂?shù)耐健?/p>

頂舉控制策略是以位移控制為主，壓力控制為輔的同步控制。豎向頂舉頂將主梁頂離墊梁、回縮時將主梁下降回落到墊梁時保持同步。每套頂推裝置安裝4套位移傳感器，同一墩臺以一側為基準，位移傳感器安裝在滑道和墊梁之間以檢測頂升的高度，此過程?同步精度控制在4mm之內。

每套頂推裝置上安裝壓力變送器，計算機可監(jiān)測各受力點的載荷變化情況，準確地協(xié)調整個系統(tǒng)的載荷分配。每個受力點的最高壓力、同一橋墩上各受力點之間的最大壓差可通過現(xiàn)場控制器、主控臺設定。當載荷達到設定值時，系統(tǒng)會自動停機，并報警示意。

7 步履頂推設備頂推過程中的糾偏

由于存在荷載分布不均和摩擦力大小不一的客觀性，當頂推過程中產生偏移現(xiàn)象，可以通過設置在滑箱側面的糾偏千斤頂實行糾偏，采取主動限位的方式是最直接有效的方法。頂推時，必須有固定的信號指揮。信號員、頂推人員要密切配合、指揮得當、操作準確，信號員的哨音手勢應宏亮、正確、清楚。主控臺操作員僅服從總指揮的指令，通過統(tǒng)一的通訊頻道，指揮各個頂推設備監(jiān)護人員，但在現(xiàn)場出現(xiàn)緊急狀況下，設備監(jiān)護人員有權利和責任通知主控臺操作員停止相關操作。通過設計優(yōu)化，在墊塊的側面設置限位裝置，利用箱梁的正壓力，有效地對滑塊進行限位。當軸線偏移較大時（大于5cm），采用步履頂推的糾偏裝置進行糾偏。

8 頂推過程中同步性控制措施

試頂時打開主控臺及泵站電源，啟動泵站，用主控臺控制千斤頂同時施力試頂達到同步控制。試頂時，記錄試頂時間和速度，根據(jù)實測結果與計算結果比對進行調整速度，即應做好三項重要數(shù)據(jù)的測試工作;第一、每分鐘前進速度，應將頂推速度控制在設計要求內;第二、控制采取點動方式操作，測量組應測量每點動一次前進距離的數(shù)據(jù)，以供頂推初步到位后，進行精確定位提供操作依據(jù)。試頂過程中，應檢查橋體結構是否平衡穩(wěn)定，有無故障，關鍵受力部位是否產生裂紋。如有異常情況，則應停止試頂，查明原因并采取相應措施整改后方可繼續(xù)試頂。第三、記錄梁體啟動時頂力的大小，從而了解每次頂推所需要的最小的頂力。頂推自動運行模式啟動后，進行主梁的自動連續(xù)頂推。自動頂推過程中，應注意記錄提升過程中的油壓最大、最小值。

頂推就位頂推中線的控制采用橫向糾偏裝置來進行左右調整。頂推里程的控制采用點動的方式，并配合全站儀進行控制。就位后允許其中線偏差不大于2cm.頂推就位后采用臨時支墩對箱梁支護，保證結構的穩(wěn)定性。

9 結束語

本文依托工程實例對大跨度鋼箱梁頂推施工過程中以及對每個施工階段的注意事項作了深入分析。同時對多點連續(xù)步履頂推同步控制作為重點來研究，實踐證明了我們在各個階段的控制是行之有效的，對同類鋼箱梁頂推施工具有一定的參考意義。

參考文獻

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