PLC电脑控制桥梁液压同步顶升系统在现代桥梁维修加固中的运用

　　如今我国经济高速发展，近些年各地基础建设如火如荼。现代桥梁运行数年后，受到车流量急剧增加的影响，都暴露出不同程度的问题。现代桥梁的维修加固将成为今后我国桥梁施工行业最重要的发展趋势之一。而PLC电脑控制液压同步顶升系统已经在现代桥梁维修加固中发挥了举足轻重的作用。

  桥梁维护加固 PLC电脑控制液压同步顶升系统 更换支座

  1 同步顶升系统简介

       本套同步顶升系统利用液压变频调速控制、压力和位移闭环自动控制的方式，实现多点力均衡控制，对顶升的桥梁进行称重、同步顶升、同步降落。本系统中的液压泵站采用阀配流形式的柱塞泵，泵站上安装有均载阀，可靠的保证千斤顶在顶升和降落时都处于进油调速控制，缓解了千斤顶升降切换过程中液压冲击力对顶升的同步精度和梁体的结构造成影响，同时均载阀可以无泄漏的锁住千斤顶，在意外停电时仍然能保证千斤顶不会自由下滑，使千斤顶所承负载不会处于失控境地。系统中还安装有压力变送器和检测装置位移检测装置，当千斤顶移动时，压力检测装置就可以实时精确地测定千斤顶所承受的负荷;同时位移检测装置可测定千斤顶的实时位移，从而测得梁体的顶升高度(如图1)。

  2 同步顶升系统的运用

　以武汉市某高速公路匝道桥维修加固工程为例，该桥左幅第一联A4#墩出现倾斜，其支座上下板错位已达41.5cm。根据设计文件要求，采取修建临时支墩、反力托换、将A4#墩处单点支撑变为双支撑的处理措施进行处理。左右幅孔跨布置均为5×20m+5×20m+5×20m钢筋混凝土连续箱梁，桥梁全长306m。A匝道连续梁桥面宽2×9.2m，左、右幅分开设置，每幅桥均为单箱单室，梁高1.3m，桥面宽9.2m，箱底宽4.2m。下部结构采用桩柱式墩，肋板式台，钻孔桩基础。其中A4#墩处自重支反力3400KN。

　3 顶升目的

　作用有二：

(1)墩柱托换，将支反力点变为新墩柱支座上，旧墩柱可进行拆除。顶升后留有一定的操作空间，便于旧墩柱支座解除。(2)恢复梁体原有高度。受墩柱倾斜影响，梁体在支座处产生了一定的下降，同时造成非常不利的正弯矩。由于连续梁中间支座处梁体所受弯矩为负弯矩，A4#墩支座处梁体抵抗正弯矩性能弱，已导致梁体底部发生了轻微的横向裂缝。恢复梁体原有高度，消除不利的正弯矩，也是顶升目的之一。

　　3.1 使用同步顶升的意义

　　首先，该项目A4#处于立交匝道桥圆曲线处，大体积梁体受力复杂，加之梁底横断面高程不同，唯有使用液压同步顶升系统才能保证结构物重心平衡和同步顶升的要求。

　　其次，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。本工程所采用的PLC液压同步顶升技术是一种力和位移综合控制的顶升方法。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，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±2.0mm，这样就可以很好的保证顶升过程的同步性。见上述顶升减少该支座处梁体正弯矩，但顶升行程必须严格控制，不仅要恢复梁体原有的受力状态，更要避免由于超顶或不同步顶升带来的附加应力。因此，高精度、安全可靠的液压同步顶升系统成为首选。

　　3.2 顶升设备

　　(1)PLC液压同步顶升泵站及主控电脑，通过与各个顶升千斤顶相连，可编程控制器通过输入指令对顶升千斤顶输出油压达到顶升作用。同时，千斤顶的压力传感器和位移传感器将负荷和位移信号送至可编程控制器，可以及时调整达到同步作用。(2)顶升千斤顶主要为200吨液压千斤顶，顶身长395mm，液压缸直径为160mm，行程为150mm。千斤顶均配有液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压问题，从而保证负载有效支撑。(3)支反力系统。本项目采用4根φ1000×16钢柱将支反力传递到新建承台上。钢柱使用�63作剪刀撑和水平撑增加支架系统稳定性。(4)钢分配梁。避免顶升千斤顶集中受力，对梁底造成不利影响，在梁底与千斤顶之间设置钢分配梁。分配梁采用Q345钢板焊接成箱型截面，板材厚度为25mm，长度为4米，经计算其受力能够满足其施工需求。

　　3.3 顶升步骤

　　(1)设置顶升基础。本工程顶升基础即为承台，待承台混凝土达到一定强度即可。(2)安装顶升支架。钢柱采用膨胀螺栓或预埋件焊接方式与承台牢固相连，剪刀撑、水平撑按设计要求安装。(3)安装梁底分配梁。分配梁安装在指定的位置，并与梁底紧密相连。(4)安装千斤顶、油管及泵站。为方便操作，所有千斤顶行程方向朝下，将千斤顶底座固定在分配梁底部上。同时千斤顶轴心要与钢柱同心，避免偏心受压带来的危害。

　　3.3.1 顶升准备工作

　　机械方面：检验设备元件和系统的可靠性、检查液压油清洁度、检查力闭环和位置闭环的稳定性。人员方面：组织领导小组责任到位、选派受训操作人员。

　　3.3.2 泵站和顶升系统安装与检查

　　(1)千斤顶安装是否垂直牢固;(2)限位支架安装是否牢固，限位值设值大小;(3)影响顶升的设施是否已全部拆除;(4)主体结构上确已去除与顶升无关的一切荷载;(5)主体结构与其它结构的连接是否已全部去除。(6)顶升。顶升高度15mm，最大顶升速度10mm/min。(7)落顶。待支座转换完成后即可回油落顶。新支座顶抄垫钢板避免梁体回落。(8)顶升系统和支架的拆除。

　　4 结语

　　PLC液压同步顶升系统是大跨度大体积桥墩支座更换工程更安全可靠和更精密的顶升方法