桥梁顶升控制技术

黄春晖

摘要：本文介绍了一套用于桥梁顶升的多液压缸同步顶升系统，该系统能够实现多液压缸负载不均衡同步升降，同时又能够对顶升过程中各顶升点压力、位移进行实时监控。应用该同步系统，操作人员只需在中央控制室便可对各液压缸进行控制和监测，从而完成粱体顶升。该系统还可用于桥梁支座更换，公路、铁路、轻轨桥梁的定位安装，顶升调坡，整体加高等工程。

关键词：桥梁顶升；多液压缸同步；分布式控制系统

1、引言

由于江苏省南通市江海大道快速化改建工程建设需要，江海大道与通京大道交叉处需改建为互通立交，需对原江海大道落地段高架桥梁进行整体调坡顶升改造。

该调坡工程共两联六跨，为预应力连续箱梁涉及两联7个桥墩，第一联M1、M2、M3、M4，第二联M4、M5、M6、M7（桥台），顶升段桥梁全长190米，桥面宽度24.3米，下部结构采用双柱式花瓶墩，组合式桥台，钻孔灌注桩基础。顶升面积为4655m2，顶升段桥梁的总体重量约10144吨。

2、桥梁顶升对多点液压同步顶升系统的要求

桥梁结构形式各异，质量分布不均，应能保证各位置的顶力与各点实际实际上部结构荷载大小相适应的；桥梁顶升过程中，在各顶升点顶力不均的情况下要满足位移同步；通过顶力的监控可了解动力系统正常工作情况，通过位移的监控可了解位移的同步情况，从而为顶升指挥提供依据。

橋梁顶升的重点在于保持桥梁上部结构的完整性。要保证桥梁上部结构完整，就必须保持桥梁上部结构在现有状况下同步顶升，这就要求我们采用先进的技术方法——多点PLC液压千斤顶同步顶升系统。

3、本工程多点液压同步顶升系统的布置

每台泵站可独立控制两个控制点，控制点对称布置于同一桥墩位置桥梁中心线两侧，其中中间伸缩缝M4桥墩位置布置2台泵站，其他桥墩处布置一台泵站。这样就将桥梁一个横断面的位移量分解成两个独立控制点位移量进行控制，在出现位移偏差出现微小扭曲的情况下可及时进行调整。

4、多液压油缸控制系

4.1系统总体方案

对于桥梁同步顶升工程，执行机构分散布置在大范围内，多液压缸同步系统必须满足这种执行机构多，布置分散的特点，因此采用“工控机 + 可编程控制器 + 液压控制系统”组成的分布式控制系统 DCS（Dis—tributed ControlSystem），实现执行机构的分散控制、集中操作，压力、位移和应力的动态实时监控。多液压缸同步系统的总体构成如所示。多液压缸同步系统由液压动力系统和压力、位移时监控系统两部分组成。

4.2液压动力系统

为了实现多缸动力同步控制的技术要求，每个液压缸配以电液比例减压阀和压力传感器，组成快速闭环调压回路，每个液压缸的施力状况直接受控于电液比例减压阀。液压缸控制回路如图4.2所示。

通过实时改变电液比例减压阀出口压力PA，调整高压软管两端的压差，使流过高压软管的流量实时改变，进而达到控制液压缸速度的目的。当 PA > P 时，g为正，液压缸大腔供油，活塞伸出；当 P A

5、桥梁顶升工程控制

桥梁顶升工程液压系统共有4个动作：称重、顶升、保持、带载下降。

5.1称重

所谓称重就是为找出所有顶升点的实际负载压力。称重就是以预先估算的各顶升点负载压力为依据，控制各电液比例减压阀出口压力逐步上升，当各液压缸由于压力变化使其出力超过顶升点的负载时，活塞伸出使该点产生位移，压力和位移的实时变化通过压力和位移传感器传回主控电脑。当位移传感器测得微小位移时，和该位移传感器关联的液压缸停止动作，即电液 比例减压阀出口压力停止上升，当所有电液比例减压阀出口压力平稳后，桥梁的重量完全由液压缸承载，桥梁处于悬浮状态，称重结束。这时，各顶升液压缸的出力与该点桥梁的负载平衡，压力传感器传回的压力称为平衡压力P。本工程各点预估重量如下表，称重结果如图5.1所示。

5.2顶升控制

顶升时，调整各电液比例减压阀，使其出口压力平衡压力P的基础上都增加Δ P，由于各电液比例减压阀出口压力（P+Δ p）大于该点的平衡压力P，且差值相等，由前面分析知各液压缸可同步上升，根据工程实际要求的顶升速度，实时调整Δ p大小即可达到要求。带载下降时，各电液比例减压阀出口压力在平衡压力P的基础上减Δ p即可。本工程所采用泵站额定工作压63MPa，顶升速度10mm/min，压力控制精度5%，同步位移控制精度±1mm。

5.3顶力、位移监控系统

称重、顶升界面主要用来显示压力和位移，以数据的形式显示，如果想观察压力和位移的实时变化趋势，只需切换到动态曲线界面即可。

从图5.2-2顶升过程中记录的顶升界面的位移实时变化，可以看出顶升过程中的同步性，满足工程±1.0 m m 的要求。

6、结束语

本文介绍了一套用于桥梁顶升的多液压缸同步顶升系统，该系统能够实现多液压缸负载不均衡同步升降，同时又能够对顶升过程中各顶升点压力、位移进行实时监控。应用该同步系统，操作人员只需在中央控制室便可对各液压缸进行控制和监测，从而完成粱体顶升。该系统还可用于桥梁支座更换，公路、铁路、轻轨桥梁的定位安装，顶升调坡，整体加高等工程。

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