桥梁顶升安装技术应用探究

郑玉宝

摘 要：随着我国城市化建设的不断发展，公路桥梁的建设不断增多。顶推顶升施工技术由于具有施工简易、噪声较低、建设平稳、施工质量有保证的优点，因而被广泛应用于各种桥梁建设中。下面本文对同步顶推顶升安装技术进行阐述。

关键词：桥梁；钢箱桥；同步顶推顶升；安装技术

1 引言

公路桥梁在城市发展中占据着不可忽视的地位，而其中桥梁建设是城市发展生命的运输线。顶升技术作为我国桥梁建设的主要方法，广泛应用于各种桥梁建设中，特别是钢箱梁的建设。本文通过多点同步顶推顶升技术在桥梁施工中的应用，为大型桥梁的钢箱结构梁安装提供可贵的参考。

2 桥梁顶升技术概述

2.1 桥梁顶升技术的原理

桥梁顶升技术是指通过千斤顶及其他辅助设备，在不改变原桥梁形态的前提下，将桥梁安全地顶起升高至所需高度的一种新型的桥梁纠偏技术。顶升技术的原理十分简单，但技术要求高，每一个环节都很关键。首先，根据实际情况，通过软件和实际承重确定顶升量；其次，依据结构各部分承受的荷载大小确定顶升点，布置千斤顶；最后，控制好顶升速度，使其均匀、协调地升起。重点就在于保持上部结构在不变形的情况下安全顶升至所需高度。从已查阅到的文献资料看，传统的顶升方法大多以手动操作、人工现场监测、总指挥协调的方式进行，其劳动强度大，且存在安全隐患。以人工为主的操作存在较大的不确定性，因此，迫切希望出现以电脑自动化为主导的新型桥梁顶升技术。

2.2 桥梁顶升技术的类型

桥梁顶升技术按顶升的方式的不同，可分为分段顶升和整体顶升两种。分段顶升主要针对简支梁桥，或者桥型不一致，需要不同顶升高度的结构，此法可以降低顶升难度，有利于快速、稳定地完成工程；而整体顶升法主要针对连续梁桥，或顶升高度较大，跨度较长的结构，此法对顶升的技术、设备及工人素质要求较高，不利于快速化施工。因此顶升技术未来的发展方向应朝着机械化、自动化、快速化方向发展。按反力作用位置不同又可分为直接顶升和断墩顶升两种。直接顶升主要以承台、自然地面或者盖梁等作为反力基础，直接进行顶升的一种方法；断墩顶升则针对无直接反力基础的结构而言的，如连续刚构桥，此法需截断桥墩，再顶升结构，最后浇筑桥墩。在实际的工程实践中，断墩顶升法用得较少，因打断桥墩，会对结构造成损伤，且顶升过程受力复杂，故一般较少采用。

3 液压同步顶推顶升技术

液压同步顶推技术原理基本与液压同步顶升技术相同，液压同步顶升技术早期主要应用在水力发电行业水轮机转轮和叶轮的安装中，由于其具有静平衡顶升、结构变形小及承载力大等众多优点，所以被广泛应用于其他大型设备的安装中。同步顶推技术起源于同步顶升技术，是同步顶升技术在实际应用中的拓延。在大型桥梁钢箱结构梁的安装中，由于跨内吊装、原位分段拼装等传统施工方法很难适应实际施工的需求，所以长期以来都没有形成较好的处理办法。为了满足这些需要，液压同步顶推顶升技术应运而生，液压同步顶推顶升技术在钢箱梁安装中具有较好的适应性和通用性，是近年来发展较快的一种桥梁施工技术，它具有控制系统模块化、通用化等诸多优点，可满足不同的施工需要。多点联控及多点同步液压顶推是同步顶推顶升系统的核心，由于实现系统联合控制的方式具有一定的难度，所以一直以来都倍受许多学者和研究机构的关注。

4 同步顶推顶升系统的构建

4.1 同步顶推顶升控制系统的构建

4.1.1 同步顶推顶升系统的原理

桥梁同步顶推分为单点顶推式、多点顶推式两种工作模式。

（1）单点顶推时，平顶推力装置的位置集中于桥台上，其他各桥墩上设置一定的滑动导轨。单点顶推装置结构简单、易于实施；但对于大型结构不适宜使用。

（2）多点顶推时，在每个桥墩上均设置滑动导轨和顶推装置，将集中的顶推力分散到各个桥墩上。多点顶推与集中单点顶推相比较，可以避免配置大型顶推设备，能有效地控制顶推时梁体的偏移；但多点顶推需要较多的设备装置，操作时同步性要求较高。

4.1.2 PLC控制系统

控制系统主控制器采用S7-300，分控制器由S7-200系列的CPU 57-224构成，利用PLC网络总线PROFIBUS实现主控制器与分控制器的通信，由工控机处理显示各个顶升和顶推缸的信息参数及记录整个顶推过程。其中，主控制器实现对整个系统的集中控制，主要包括：顶升、顶推装置的控制，压力数据、位移数据的采集以及各种故障报警等辅助功能。

4.2 同步顶推顶升液压系统的构建

4.2.1 顶推液压系统的构建

同步顶推液压系统由电机、单向阀、顶推缸、压力传感器与位移传感器及控制器等元件组成。系统工作原理：液压站输出压力油驱动缸，电磁换向阀控制液压缸推出、缩回的方向；液压缸分成左右侧两组，两组均由一个电磁控制阀来控制；临时墩单侧的缸配有压力传感器，用于检测控制指令并控制液压缸的顶推力；顶推力通过比例减压阀来实现力的同步控制，单侧位移由一个位移传感器在保证力同步的同时保证位移同步。

4.2.2 顶升液压系统的构建

同步顶升液压系统主要由超高压电动泵站、螺母自锁缸、液控单向阀、压力传感器、位移传感器和控制器等元件组成。系统工作原理：电动泵站输出高压油驱动液压缸，电磁换向阀控制液压缸上升、下降的方向；液压缸分成左右侧两组，每组由一个电磁阀控制；临时墩单侧的缸配有压力传感器，并且由位移传感器检测单侧位移；检测数据经控制器运算比较后，发出控制指令通过电磁控制阀来实现对单个墩上的两侧缸的顶升力和位移的控制。

5 桥梁施工中同步顶推顶升技术的实现

（1）启动第一个临时墩上的顶推设备，在第一个临时墩上用纵向支撑缸将导梁同步顶升到预定高度；顶推缸在要求的压力下提供顶推力，并且控制临时墩上两侧顶推缸同步顶推。完成推进一个行程之后，所有顶推缸回至下一个行程起点，随后进行下一个行程的顶推；

（2）随着钢箱梁的焊接拼装，重复上述顶推步骤直到将导梁顶推到索塔附近，利用全站仪检测导梁的变形量。待导梁完全架在索塔的顶推装置上以后，通过调整临时墩以及索塔上的支撐缸将钢箱梁调节到预定高度。然后重复顶推钢箱梁，同时要保证临时墩和索塔的顶推缸具有一致的设定压力值；

（3）重复上述顶推顶升步骤，钢箱结构梁将全部顶推到指定位置。

6 结语

桥梁顶升技术具有不影响交通，施工快捷，省钱，效果显著，经济性良好等优点，使其受到越来越多的关注。因此，不断研究开发了同步顶推顶升技术，拓展了大型钢箱梁桥安装技术的领域、功能和优势的进一步发展，为类似领域的桥梁施工和大型构建的平移和建设提供了良好的参照。

参考文献：

[1] 王华，张祝新.基于PLC的液压同步系统的程序设计方法[J].工业控制计算机，2002（9）：33～34.

[2] 卞永明，黄庆峰，桂仲成，郑飞.计算机控制液压同步提升技术在桥梁竖转施工中的应用[J].公路，2002（10）：42～45.