CN103806376B - 桥梁四点顶升施工中千斤顶快速调整方法 - Google Patents
桥梁四点顶升施工中千斤顶快速调整方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种桥梁四点顶升施工中千斤顶快速调整方法，包括以下步骤：步骤一：确定桥梁顶升的位置精度要求和顶升力均衡要求；步骤二：调整四个千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度；步骤三：判断千斤顶的顶升力是否满足力均衡要求；步骤四：调整千斤顶的顶升力满足力均衡要求；步骤五：判断调整后的桥梁是否满足位置精度要求。本发明的千斤顶快速调整方法，避免了桥梁顶升施工中施工人员的多次反复调整，提高了施工效率；改善了以桥梁位置精度作为单一指标的顶升施工方式，通过兼顾桥梁顶升位置精度和四个千斤顶顶升力的均衡，改善了桥梁的受力状态，降低了桥梁支座由于受力不均衡而损坏的风险，提高了桥梁的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁四点顶升施工中兼顾桥梁顶升位置精度和顶升力均衡的千斤顶快速调整方法，具体说是一种桥梁顶升施工中同时满足桥梁顶升位置精度要求和桥梁对各支座压力均衡要求的千斤顶快速调整方法。
背景技术
由于预制梁桥梁在生产制造时材料分布不均匀、桥梁本身结构的不对称等原因，导致桥梁的等效质心与桥梁的几何中心不重合。在预制梁桥梁的四点顶升施工过程中，桥梁到达目标高度后各支座之间的顶升力将产生较大的不均衡误差，施工工艺要求的桥梁位置精度和顶升力均衡的要求难以同时满足。
目前，桥梁顶升施工中对桥梁的调整多专注于对桥梁顶升位置的调整，而忽略了桥梁对各支撑点压力均衡的要求。例如，中国专利 CN201120550120.0中披露了一种用于桥梁顶升的PLC液压比例同步顶升系统，该系统对桥梁的顶升能够达到很高的位置精度，但没有考虑桥梁对各支座的压力均衡性。又如中国专利 CN201210210060.7中披露了一种桥梁顶升方法，该方法克服了液压千斤顶不同步顶升的缺陷，提高了桥梁顶升的位置精度，但也没有考虑桥梁顶升到目标高度后对各支座的压力均衡性，最终导致桥梁位置精度很高，但是桥梁对各支撑点压力之间产生较大的不均衡误差。上述桥梁顶升装置和方法中，由于各支撑点受力不均衡，导致桥梁的受力不均衡，桥梁在使用过程中存在安全隐患。
发明内容
为了解决现有桥梁顶升装置和方法的不足，本发明提供一种桥梁四点顶升施工中兼顾桥梁顶升位置精度和顶升力均衡的千斤顶快速调整方法，以确保桥梁顶升位置精度和顶升力均衡同时符合施工工艺的要求。
本发明的技术方案是：一种桥梁四点顶升施工中千斤顶快速调整方法，使用4个千斤顶对称顶升一块桥梁，第一至第四号千斤顶的支撑中心分别为 、、、，第一千斤顶和第四千斤顶为一组，置于桥梁一端的桥墩上；第二千斤顶和第三千斤顶为一组，置于桥梁另一端的桥墩上，和的直线距离为，和的直线距离为；每个千斤顶上安装有一个位移传感器和一个压力传感器，通过信号的采集和传输，对每个千斤顶的顶升距离和顶升力进行实时监测，其具体步骤如下：
步骤一：确定桥梁顶升的位置精度要求和顶升力均衡要求
桥梁顶升的位置精度要求为：4个千斤顶的实际顶升距离与目标顶升距离的误差均不大于给定值；
顶升力均衡要求为：4个千斤顶的顶升力与平均顶升力的误差均不大于给定值；
步骤二：调整四个千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度，具体包括：
2-1：根据桥梁顶升的目标高度、千斤顶的本体高度、盖梁平面的实测高度，计算4个千斤顶的目标顶升距离，其计算公式为：
(1)
粗调4个千斤顶的顶升距离达到各自的目标顶升距离；
2-2：落梁并精调千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度；
步骤三：判断千斤顶的顶升力是否满足力均衡要求；
计算4个千斤顶的顶升力与平均顶升力的误差。如果均不大于给定值，则满足力均衡要求，桥梁顶升施工完成；如果存在，则不满足力均衡要求，进行步骤四；
步骤四：调整千斤顶的顶升力满足力均衡要求；
4-1：计算桥梁的自重和桥梁等效质心的位置；
若桥梁的自重为，四个千斤顶的顶升力分别为、、、，桥梁等效质心为M，它与4个千斤顶支撑中心、、、的距离分别为、、、。
桥梁自重的计算公式为：
(2)
、、、的计算公式为：
(3)
(4)
(5)
(6)
4-2：计算顶升力的最小调整量
若最大顶升力为的千斤顶需要降低顶升力和最小顶升力为的千斤顶需要升高顶升力相同，均为，根据式(7)-(11)计算的取值范围，取的最小值作为2个千斤顶的顶升力调整量，保证桥梁在满足力均衡的要求下使桥梁的位置精度达到最高：
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
其中，为顶升力调整之后4个千斤顶顶升力的理论计算值；
4-3：根据顶升力的调整值，对顶升力最大的千斤顶放油，使其顶升力降低；对顶升力最小的千斤顶压油，使其顶升力升高；
步骤五：判断调整后的桥梁是否满足位置精度要求。
计算4个千斤顶的实际顶升距离与目标顶升距离的误差。如果均不大于，则调整后的桥梁满足位置精度要求，桥梁顶升施工完成；如果存在，则不满足位置精度要求，需更换桥梁，重新进行调整。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种桥梁四点顶升施工中兼顾桥梁顶升位置精度和顶升力均衡的千斤顶快速调整方法，避免了施工过程中操作人员的多次反复调整，提高了施工效率。改善了以桥梁位置精度作为单一指标的顶升方式，通过对桥梁位置精度和各支撑点压力均衡的兼顾，改善了桥梁的受力均衡性，提高了桥梁的安全性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是千斤顶的顶升力与顶升距离无线实时测量系统的示意图；
图3是桥梁顶升的高度关系示意图；
图4是桥梁与千斤顶的接触关系俯视示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明所涉及的桥梁四点顶升施工中兼顾桥梁顶升位置精度和顶升力均衡的千斤顶快速调整方法。
如图4所示，一块桥梁使用4个千斤顶对称顶升，第一至第四号千斤顶的支撑中心分别为、、、，第一千斤顶和第四千斤顶为一组，置于桥梁一端的桥墩上；第二千斤顶和第三千斤顶为一组，置于桥梁另一端的桥墩上，和的直线距离为，和的直线距离为；每个千斤顶上安装有一个位移传感器和一个压力传感器，通过信号的采集和传输，对每个千斤顶的顶升距离和顶升力进行实时监测，
本实施例中，桥梁梁宽为5.45m，跨径为25m。采用如附图2所示的千斤顶顶升距离和顶升力的无线实时测量系统对该桥梁进行顶升，第一至第四号千斤顶1c、2c、3c、4c上分别对应安装有第一至第四号位移传感器1a、2a、3a、4a和第一至第四号压力传感器1b、2b、3b、4b，第一千斤顶和第四千斤顶1c、4c为一组安装在桥墩一A上，第二千斤顶和第三千斤顶2c、3c为一组安装在桥墩二B上，桥墩一A上传感器通过第一数据采集设备1e与无线信号第一传输模块1d连接，桥墩二B上传感器通过第二数据采集设备2e与无线信号第二传输模块2d连接，5为无线路由器，第一、二传输模块1d、2d采集到的数据通过无线网络在第一、二平板电脑1f、2f上同步显示。
如图1所示，桥梁四点顶升施工中兼顾桥梁顶升位置精度和顶升力均衡的千斤顶快速调整方法的步骤为：
步骤一：确定桥梁顶升的位置精度要求和顶升力均衡要求；
桥梁顶升的位置精度要求为：4个千斤顶的实际顶升距离与目标顶升距离的误差均不大于给定值，。
顶升力均衡要求为：4个千斤顶的顶升力与平均顶升力的误差均不大于给定值，KN。
步骤二：调整四个千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度，具体包括：
2-1：根据桥梁1顶升的目标高度（图3）、千斤顶2的本体高度、盖梁平面的实测高度，计算4个千斤顶的目标顶升距离，其计算公式为：
(1)
由施工的工艺要求和实际测量可得：桥梁顶升的目标高度，4个千斤顶的本体高度分别为、、、，盖梁平面的实测高度、。计算得到4个千斤顶的目标顶升距离分别为、、、。
通过对4个千斤顶上位移传感器测得的数据进行实时监测，粗调4个千斤顶的顶升距离达到各自的目标顶升距离；
2-2：落梁并精调千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度。
将桥梁对称放置在4个千斤顶上，千斤顶由于受力产生轻微下降，精确调整4个千斤顶的顶升距离，使得桥梁达到目标顶升高度。
步骤三：判断千斤顶的顶升力是否满足力均衡要求；
通过压力传感器测得第一至第四号千斤顶的顶升压力分别为=390KN、=377KN、=369KN和=385KN，由此可知最大顶升力与最小顶升力分别出现在第一千斤顶和第三千斤顶上。计算4个千斤顶的顶升力与平均顶升力的误差，有,不满足顶升力均衡要求，进行步骤四。
步骤四：调整千斤顶的顶升力满足力均衡要求；
4-1：计算桥梁的自重和桥梁等效质心的位置；
桥梁与千斤顶接触关系的俯视示意图如附图4所示，和的直线距离为，和的直线距离为。桥梁的自重为，四个千斤顶的顶升力分别为、、、，桥梁等效质心为M，它与4个千斤顶支撑中心、、、的距离分别为、、、。
根据桥梁在竖直方向受力平衡可得
(2)
对支撑点求矩，根据力矩平衡可得
(3)
对支撑点求矩，根据力矩平衡可得
(4)
对支撑点求矩，根据力矩平衡可得
(5)
对支撑点求矩，根据力矩平衡可得
(6)
由式(2)-(6)可以解得
=1521KN (7)
(8)
(9)
(10)
(11)
由此，桥梁的自重以及桥梁等效质心M到4个千斤顶支撑中心、、、的距离、、、均为已知量。
4-2：计算顶升力的最小调整量；
由于四个千斤顶的顶升力大小不相等，顶升力最大和顶升力最小的千斤顶分别为第一千斤顶和第三千斤顶，对这2个千斤顶进行调整。假设第一千斤顶需要降低的顶升力和第三千斤顶需要升高的顶升力相同，均为。根据顶升力均衡要求计算的取值范围，取的最小值作为2个千斤顶的力调整量。取最小值的目的是为了保证桥梁在满足力均衡的要求下使桥梁的位置精度达到最高。
降低、升高之后4个千斤顶的顶升力分别为，则有：
(12)
(13)
对支撑点求矩，根据力矩平衡可得
(14)
对支撑点求矩，根据力矩平衡可得
(15)
由式(14)、(15)解得
(16)
(17)
顶升力调整之后，要满足千斤顶顶升力均衡要求，则有
(18)
由式(18)确定的范围是
(19)
由式(19)确定的取值为KN。越小，即1号和3号千斤顶的顶升力改变得越小，则第一千斤顶和第三千斤顶顶升距离的调整量越小，对桥梁原位置平衡的影响越小，进而兼顾了桥梁顶升的位置精度和千斤顶顶升力的均衡要求。
4-3：根据调整力的大小调整相应千斤顶的顶升力。
通过压力传感器对千斤顶的顶升力进行实时监测，根据顶升力的调整值KN，对第一千斤顶放油，使其顶升力降低3.25KN；对第三千斤顶压油，使其顶升力升高3.25KN。
调整之后千斤顶的顶升力分别为KN，KN，KN，KN，，满足力均衡要求。
步骤五：判断调整后的桥梁是否满足位置精度要求。
在步骤四完成之后，通过位移传感器和数据采集系统测得第一千斤顶和第三千斤顶的顶升距离mm和mm，计算和与千斤顶目标顶升距离和的误差,，满足位置精度要求。
通过上述步骤，桥梁顶升的位置精度要求和顶升力均衡要求同时得到满足，桥梁顶升施工步骤完成。
Claims (1)
1.一种桥梁四点顶升施工中千斤顶快速调整方法，使用4个千斤顶对称顶升一块桥梁，第一至第四号千斤顶的支撑中心分别为 、、、，第一千斤顶和第四千斤顶为一组，置于桥梁一端的桥墩上；第二千斤顶和第三千斤顶为一组，置于桥梁另一端的桥墩上，和的直线距离为，和的直线距离为；每个千斤顶上安装有一个位移传感器和一个压力传感器，通过信号的采集和传输，对每个千斤顶的顶升距离和顶升力进行实时监测，其特征在于，其具体步骤如下：
步骤一：确定桥梁顶升的位置精度要求和顶升力均衡要求
桥梁顶升的位置精度要求为：4个千斤顶的实际顶升距离与目标顶升距离的误差均不大于给定值；
顶升力均衡要求为：4个千斤顶的顶升力与平均顶升力的误差均不大于给定值；
步骤二：调整四个千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度，具体包括：
2-1：根据桥梁顶升的目标高度、千斤顶的本体高度、盖梁平面的实测高度，计算4个千斤顶的目标顶升距离，其计算公式为：
(1)
粗调4个千斤顶的顶升距离达到各自的目标顶升距离；
2-2：落梁并精调千斤顶的顶升距离使桥梁达到目标高度；
步骤三：判断千斤顶的顶升力是否满足力均衡要求；
计算4个千斤顶的顶升力与平均顶升力的误差；
如果均不大于给定值，则满足力均衡要求，桥梁顶升施工完成；如果存在，则不满足力均衡要求，进行步骤四；
步骤四：调整千斤顶的顶升力满足力均衡要求；
4-1：计算桥梁的自重和桥梁等效质心的位置；
若桥梁的自重为，四个千斤顶的顶升力分别为、、、，桥梁等效质心为M，它与4个千斤顶支撑中心、、、的距离分别为、、、；
桥梁自重的计算公式为：
(2)
、、、的计算公式为：
(3)
(4)
(5)
(6)
4-2：计算顶升力的最小调整量；
若最大顶升力为的千斤顶需要降低顶升力和最小顶升力为的千斤顶需要升高顶升力相同，均为，根据式(7)-(11)计算的取值范围，取的最小值作为2个千斤顶的顶升力调整量，保证桥梁在满足力均衡的要求下使桥梁的位置精度达到最高：
(7)
(8)
(9)
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(11)
其中，为顶升力调整之后4个千斤顶顶升力的理论计算值；
4-3：根据顶升力的调整值，对顶升力最大的千斤顶放油，使其顶升力降低；对顶升力最小的千斤顶压油，使其顶升力升高；
步骤五：判断调整后的桥梁是否满足位置精度要求
计算4个千斤顶的实际顶升距离与目标顶升距离的误差；
如果均不大于，则调整后的桥梁满足位置精度要求，桥梁顶升施工完成；如果存在，则不满足位置精度要求，需更换桥梁，重新进行调整。
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