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压力变送器在循环托举式步履机钢梁顶推施工质量控制中的重要作用

发表时间:2020-11-18 10:57作者:上海仪表厂

结合天峨县县城三桥工程,对循环托举式步履机钢梁顶推施工工艺原理及控制要点进行了介绍,针对重心偏载、轴线偏移及复杂竖曲线或平曲线钢箱梁的顶推施工难题,结合工程实际阐述了具体的质量控制措施,实施后取得了良好的经济效益和社会效,可供相关工程参考。

前 言
桥梁顶推施工技术具有费用低,施工过程平稳、噪声小等优点,且对桥梁下部既有线路的影响较小,目前在以钢梁为主的桥梁施工中应用较为普遍 [1-2] 。而临时结构的设置,加大了顶推施工桥梁的跨度,是顶推施工工艺的又一次革新。但临时墩标高设置、梁体施工精度控制以及局部稳定性是变得越来越不满足实际需要 [3] 。因此,研究在复杂路况、桥位无法设置临时墩、交通不能连续中断等复杂环境下步履式钢梁顶推施工质量控制是很有必要的。
1 工程概况
天峨县县城三桥工程位于天峨县南部六排镇云榜村更脑屯八桂小学附近,横跨红水河,距离上游天峨二桥约 6.3km,桥梁起点东接 S317 省道,终点西接 X899 县道,工程起于 K0+17.545 止于 K0+383.545,桥梁全长 366m,主桥设计为(63+2×115+63)连续刚构,主梁为整幅单箱双室直腹板箱梁,箱梁顶面设与路拱同坡的 2%双向坡,单幅桥面宽 21m,主墩下部采用双肢薄壁桥墩,承台尺寸为 18.1×9.8×4m,其下设计为 6 根准200cm 桩基。1#、3# 为交界墩,2# 为主墩,其中 2# 墩基础位于红水河道深水中,墩位处基岩裸露无覆盖层,设计桩基嵌入中风化板岩层中。
2 施工特点分析
(1)能够满足具有复杂竖曲线或平曲线钢箱梁的顶推,避免梁体拖拉滑移过程中底板与滑道梁可能出现的应力集中现象。
(2)对于自重较轻、跨越能力较大的桥梁可实现大跨度无临时墩顶推。
(3)改变钢箱梁单元段拼装焊接成整体桥面的地点和相对位置,满足道路正常运输通行及河道正常通航通行的要求。
(4)采用的专用顶推设备中,设置有多种高精度传感器,通过液压系统和电控系统的精密控制,顶推施工精度高,安全可靠。所有顶推设备通过网络系统集中统一控制,机械化程度高,施工速度快,并且可重复周转使用,减少材料浪费,符合节能低碳环保的要求。
3 工艺原理
循环托举式步履机钢梁顶推施工采用的是平推式顶推装置,其工作原理是先使用竖向千斤顶缓慢将钢梁顶起,然后使用水平千斤顶将其顶推前进,在前端设置垫块,当水平千斤顶完成一个行程落梁后,钢梁即可搁置于垫块上,完成一个行程的顶推工作。
顶推过程包括顶升、平推、下降及回落四个步骤,是一个自平衡过程,其示意图见图 1~图 4,现按照如下步骤对其动作原理进行说明:
(1)顶升:支撑顶升油缸,使钢梁与落梁调节支座脱离。
(2)平推:顶推油缸,将上部滑移结构与钢梁形成整体前移。
(3)下降:顶升油缸,上部滑移结构与钢梁同时下降,直到油缸与钢梁脱离。
(4)回落:上部滑移结构向后回到初始位置,进行下一个行程工作。
4 控制要点
4.1 监测顶推过程
回落示意图
为了保证钢箱梁的线型要求和应力状态与设计要求相符合,应在拼装、顶推的过程中进行各种工况分析。通过动态和静态工况下详细的施工监测及施工过程控制,确保在非常不利状态、非常大变形的工况下,顶推施工过程安全可控、质量可靠,具体观测的内容如下:
(1)钢箱梁底板、顶板以及内腹板,在非常不利工况下,应力的分布情况及其应变、位移分析。
(2)根据当地的风荷载情况,分析在风荷载作用下各节点的坐标位移变化情况,采取必要的措施及时纠偏,减小对顶推影响。
(3)垫梁的压缩变形、标高、沉降的变化以及垫梁施力墩顶推时的纵向位移。考虑因焊接累积误差、温度变化等因素的影响产生的变形;
(4)测量钢箱梁在每跨尾部接头端面的竖向转角挠度。
4.2 水平顶推控制
在顶推过程中,可通过千斤顶的同步来保证位移的一致来减小结构偏转的不利情况的发生,以减少摩擦力大小的偏差。顶升千斤伸出活塞顶起箱梁,同时顶推千斤将钢梁顶推前移,此过程需进行横向调节控制、压力均衡控制以及位移同步控制。此时,主控台将所有桥墩上的顶推千斤顶的统一动作控制,同时保证所有顶推千斤顶的行程同步。不同桥墩上水平顶推千斤顶的同步控制方法为:以 C1 墩上的 1# 顶为主动点,比较其他墩的 1# 顶,若台顶伸缸较慢,则将相应的比例阀的流量增大,反之,则将相应比例阀的流量减小,使得所有的水平顶推顶动作行程同步。各墩之间同步精度误差应不大于 5mm,同墩两侧误差应不大于 1mm。以 1# 顶为主动点,同一桥墩上的水平顶推千斤顶以一定速度伸缸,与 1# 顶比较,其余水平顶为随动点,每台顶与 1# 顶的位移量差应在允许范围,若台顶伸缸较慢,则将相应的比例阀的流量增大,反之,则减小相应比例阀的流量。此过程无需同步控制顶推千斤顶缩缸。
使用监视载荷变化压力变送器在每台顶推千斤顶上,通过现场主控台上的面板或控制器设定同一桥墩上几台顶的非常大压差和每台顶的非常高压力,通过计算机软件,实时监测每台顶的载荷变化情况,从而能够协调整个系统进行准确地载荷分配。如果同一桥墩上几台顶的非常大压差超过允许偏差或者某台顶的载荷超过其非常高压力,系统将会报警示意,并自动停机。此系统为以力控制为辅,位移控制为主的同步控制。
4.3 垂直顶升控制
竖向顶升千斤顶顶起箱梁,主控台通过安装在垫梁和箱梁之间的位移传感器监测顶升的高度,控制集群顶升千斤顶的统一动作,使得两侧顶升千斤顶同步。控制方法为:以其中一侧为基准,两侧位移差控制在设定允许范围内,如果随着侧顶升高度增加而位移增大,就将该侧比例阀的流量减小,反之,则将该侧比例阀的流量增大。
当竖向顶升千斤顶回缩时,顶推钢梁和楔块下降,落到顶推装置支架上。主控台通过安装在垫梁和箱梁之间的位移传感器来监测顶升的高度,控制集群顶升千斤顶的统一动作,以保证两侧顶升千斤顶的同步。控制方法为:以其中一侧为基准,两侧位移差控制在设定允许范围内,如果随着侧顶升高度增加而位移增大,就将该侧比例阀的流量减小,反之,则将该侧比例阀的流量增大。竖向顶升同步控制精度不大于 4mm。
将压力传感器安装在每个受力点上,监控每个受力点的荷载。通过现场主控台上的面板或控制器设定同一桥墩上几台顶的非常大压差和每台顶的非常高压力,通过计算机软件,实时监测每台顶的载荷变化情况,从而能够协调整个系统进行准确地载荷分配。如果同一桥上几台顶的非常大压差超过允许偏差或者某台顶的载荷超过其非常高压力,系统将会报警示意,并自动停机。
4.4 顶推纠偏措施
油泵与千斤顶应配套标定,保证允许偏差符合要求,顶推过程应按要求进行导向,加强监测和纠偏等监控工作。
顶推过程中应随时检测桥墩墩顶变位,其纵、横向位移均不得超过设计规定。顶推过程中出现主梁预应力锚具松动、拉杆变形、导梁变形、拉锚松动等异常情况,必须停止顶推,按照要求妥善处理,并检查验收,确认满足要求后方能继续进行顶推。
在顶推过程中,要随时观测每个桥墩上桥梁中轴线是否与设计中轴线一致。若箱梁出现横向偏位,则启动横调系统,从而实现横向纠偏。在落梁前,拆除滑动装置时,同一墩台上的千斤顶应同步进行,各支点应同步顶起,同墩两侧梁底顶起高差应控制在 1mm 范围内;相邻墩台上梁底顶起高差应控制在 5mm 范围内。
4.5 累计误差控制
主控台通过计算每个受力点水平顶推千斤顶移动的总位移,在箱梁的平移过程中,计算累计误差,如果累计误差超出允许范围,或者通过全站仪监测到累计误差超出允许范围时,应单好调节某一侧油缸动作行程,以纠正误差。
5 质量控制
(1)作业前,清除箱梁顶推障碍物,清洁安装平台滑道面并涂四氟粉。按照要求进行详细安全技术交底。
(2)顶推施工前应清洗干净各填板、连接板、摩擦面,表面不得有渣滓,应磨平螺栓孔飞边并保持干燥。
(3)每节段开始顶推时,检查各部分设施的运动情况和松动各滑动面,应反复顶推、回油二三次,每次 5cm。经检查无异常后再开始正式顶推。
(4)顶推过程中,应对梁体进行挠度、中线偏移、墩顶的水平、竖向位移、标高等进行连续性监测,同时,观测临时墩位移情况,用千斤顶及时调整偏差。一旦位移超过允许范围,立即停止施力,检查分析原因,重新调整每个千斤顶顶推力。
(5)顶推作业时,各千斤顶应相互保持联系,同步逐级加力。如果发现螺丝松动或导梁杆件发生变形、混凝土开裂、箱梁与导梁连接位置发生变形等情况时,应立即停止作业,进行检查、分析、处理。
(6)在顶推时,如果遇到顶推力过大而箱梁不滑动时,应立即暂停顶推,及时检查、分析原因,找准解决办法。
(7)顶推到非常后梁段时,应加强监测,特别注意梁段是否到达设计顶推的非常终位置。
(8)当一次顶推时,为方便纠偏,保证纵移到位,应采用小行程点动方式进行顶推。
6 结 语
通过对循环托举式步履机钢梁顶推施工工艺原理及控制要点进行分析,对关键施工环节进行严格控制,实时进行施工监控,有效保证钢梁在整个顶推精度控制,解决了重心偏载、轴线偏移及复杂竖曲线或平曲线钢箱梁的顶推施工难题,有效提高施工效率,提升工程质量,为类似工程施工提供参考。

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