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液壓同步頂升在彎梁糾偏及支座更換中的應用技巧

編輯:德州奧威特液壓機械有限公司時間:2020-05-07

    近年來,彎梁橋在公路及城市道路中所占比例逐年增大,其在城市高架和互通式立交中的應用更為廣泛。彎梁橋在承受豎向彎曲的同時,由于自身曲率的影響,必然產生扭轉,扭轉作用又將導致彎梁撓曲變形。如果設計和施工中對彎梁這種獨特的受力體系認識不足,就易導致彎梁的偏移與扭轉病害。液壓同步頂升在彎梁糾偏及支座更換中如何應用呢?

    人行天橋液壓同步頂升系統。為了避免“虛腿”現象,設計中采用在各支腿上安裝壓力傳感器且各支腿運動只升不降的方法。液壓同步頂升控制算法適應性強,與傳統的手動液壓頂升方式相比,工藝流程連續、控制方便、精度高,對同類工程作業具有較高的參考價值。

    人行天橋存在5.08m的高度限制,導致大件無法通過,車輛有時候被卡在橋下,給大件的運輸帶來極大的不便。本文綜合應用機電液一體化技術,對天橋液壓同步頂升系統進行了設計。橋梁重量為45t,要求把橋面同步頂升4.2m,在全行程中,能夠在任意位置可靠地停機鎖定,橋面四角要平穩同步頂升和回落。控制精度分俯仰和橫滾兩個方向的設置,俯仰(橫滾)控制精度定位在,超過該控制精度開始糾偏。系統組成液壓同步頂升控制系統由檢測裝置、執行機構、控制部分和通信部分組成,其控制原理框圖控制系統框圖檢測裝置:為雙軸傾角傳感器、壓力和位移傳感器,其檢測值是控制系統進行調節控制的依據,其檢測精度的高低直接決定了系統的控制精度。采用雙軸傾角傳感器的好處就是調節的水平精度只與系統本身有關,而不會因為基礎的變形而發生改變。壓力傳感器的作用是為了避免“虛腿”問題,同時可以在系統壓力異常時(如發生機械卡死或者結構明顯“較勁”時),發出報警信號或者通過控制使系統停止工作,以防止結構破壞或者安全事故的發生。控制部分:是整個系統的核心組成部分,采用PLC結合上位機的形式。考慮到本系統的具體情況,選用S7-300系列中的故障安全型CPU:317F-2DP。執行機構:采用4個帶有平衡閥的液壓缸,將其對稱布置在橋面下的四個位置,由相應的比例方向閥控制,通過控制液壓缸的上升速度實現橋面的頂升和調平。通信部分:主要負責PLC與檢測部分、PLC與執行部分、PLC與上位機之間的通信工作。

    液壓系統設計2.1泵站的布置理論和實踐證明,管道特性會對液壓系統動靜態特性產生很大的影響,如響應滯后、系統振動、壓力損失等。經仿真分析,由于液壓源與控制閥間存在的長管道的影響,系統有較大壓力損失,且隨著管道長度的增加,液壓源與控制閥口間的壓力損失也越大,系統響應時間也越長。因此,在工程實踐中盡量縮短管道長度以減輕管道效應。

    液壓同步頂升的頂升支點多,經過計算機控制后,相鄰頂升點間的位移差可精確控制在結構允許的變形值之內。頂升測點位移與應力經監測系統反饋回計算機,分析處理后可以對橋梁整體姿態進行調整,使糾偏工作按照預定要求完成。該頂升系統在國外預制梁的架設和移位中應用較多,在彎梁頂升糾扭與支座更換中應用尚不常見[2]。本文以某工程實例為背景,在定性分析橋梁病害的基礎上,將對液壓同步頂升的頂升系統、頂升方案、施工監控以及糾偏效果進行詳細介紹和分析。1背景工程及病害概況背景橋梁為三跨的混凝土箱型彎梁橋。橋墩依次編號為1、2、3、4號,固定支座設置在3號墩下,圖1中,SX為雙向支座,DX為單向支座,GD為固定支座。橋經過一段時間的使用后,出現了一系列問題,具體的病害包含以下3個方面

    梁體偏移。箱梁以1號墩下支座為基點向內側偏移旋轉,在2號墩處位移3.0cm,在3號墩處位移7.4cm,在4號墩處位移10.6cm。

    支座破壞。因上部結構位移較大,箱梁扭轉,內側單向限位支座被拉裂,滑動支座位移過大(四氟板滑出),外側支座在梁發生位移以后,被不平衡的偏心壓力壓壞。

    附屬設施破壞。此橋與其他聯橋梁交界處的護欄與伸縮縫因變形不一致而產生破壞,該破壞主要是由于梁體結構錯位導致的。

    修復方案確定及頂升糾偏系統組成單點頂升與同步頂升修復方案比選根據頂升施工時采用的千斤頂的數目可以將頂升分為單點頂升和多點頂升(同步提升)。單點頂升易于控制、頂升量小、頂升控制風險小、同時造價低廉,但單點頂升中頂升力集中對梁體傷害大,頂升線型不易控制,實際采用效果一般。針對梁體偏位的糾偏以及橋梁支座更換時一般都采用多點頂升,整體聯梁同步頂升,以利徹底解決所有病害,但施工時應采用較多的措施,保證梁體在自由狀態時的穩定與安全,且造價較高。定量分析由于同步頂升在結構中產生的內力較小,因此本次分析不利的單點頂升工況。采用空間建模分析受力情況,通過支座處施加強迫位移來模擬,即分縱向不平衡頂升及橫向不平衡頂升兩種工況計算,具體過程及結果如下:橋梁縱向不平衡頂升模擬為給予1號、3號墩一個不平衡的5mm的強迫位移,分析得到3號墩強迫位移造成的單元應力較大,應力沿縱向變化。可知,縱向不平衡頂升造成的橋梁拉應力為0.85MPa。橋梁橫向不平衡頂升模擬為給予1號、2號、3號墩中間支座5mm強制位移,分析得到2號墩中支座強迫位移造成梁體所受拉應力較大,拉應力為1.31MPa,整體受力。縱向不平衡頂升造成的應力橫向不平衡頂升造成的應力綜上,當頂升點過少、不同頂升點之間位移偏差過大都會使橋梁結構產生拉應力,造成橋梁二次損壞。

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