CN114319147A - 一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统和方法。该系统中，顶升单元有多组，多组顶升单元对称均布于桥梁的多个预设顶点处，用于对桥梁进行同步顶升作业；其中，顶升单元在对桥梁进行同步顶升作业时，保持桥梁上施加的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束；顶升单元与预设定点之间设有垫板，且顶升单元的上端与垫板之间设置有上滑动层，顶升单元的下端位于桥梁的临时支撑上，且顶升单元的下端与临时支撑之间设有下滑动层；监测反馈单元有多个，多个监测反馈单元与多组顶升单元对应配套设置于多个预设顶点处；控制单元与多个监测反馈单元电连接，对相应的顶升单元进行独立控制，使多组顶升单元同步动作。

Description

一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统和方法

技术领域

本申请涉及高速铁路桥梁施工技术领域，特别涉及一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统和方法。

背景技术

高速铁路作为一种高效、快捷的交通运输方式，缩短了城市间的交通距离，而在高速铁路的建设中，对高速铁路中桥梁的架设是及其重要的关键环节。

通常情况下，高速铁路的桥梁的安装多采用整体多点顶推的方式，在桥墩(或临时桥墩)上设置用于桥梁顶推的独立千斤顶对桥梁进行顶推施工，在桥梁架设过程中要求四个受力点受力均匀且在同一平面上，相互之间的误差不能超过5毫米，否则桥梁就会开裂。目前，主要是通过对每个顶点的位移进行独立监测，采用现场统一指挥、多人独立打顶的方法对桥梁进行同步顶升。这种施工方法作业人数多，顶升时统一指挥协调困难；顶升同步靠各顶点处人工读取仪表，同步偏差较大，稍有不慎就会对桥梁造成破坏。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统和方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，包括：顶升单元、控制单元和监测反馈单元；顶升单元有多组，多组顶升单元对称均布于桥梁的多个预设顶点处，用于对桥梁进行同步顶升作业；其中，顶升单元在对桥梁进行同步顶升作业时，保持桥梁上施加的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束；顶升单元与预设定点之间设有垫板，且顶升单元的上端与垫板之间设置有上滑动层，顶升单元的下端位于桥梁的临时支撑上，且顶升单元的下端与临时支撑之间设有下滑动层；监测反馈单元有多个，多个监测反馈单元与多组顶升单元对应配套设置于多个预设顶点处，用于对桥梁的顶升位移进行实时监测；控制单元与多个监测反馈单元电连接，用于根据接收到的监测反馈单元发送的桥梁的顶升位移，对相应的顶升单元进行独立控制，多组顶升单元同步动作，以使多个预设顶点处的顶升位移相互误差不大于预设阈值。

优选的，每组顶升单元包括多台顶升装置，多台顶升装置在每个预设顶点处呈线性布置或品字形布置。

优选的，顶升装置包括：第一横向顶升千斤顶、第二横向顶升千斤顶和纵向顶升千斤顶，第一横向顶升千斤顶、第二横向顶升千斤顶和纵向顶升千斤顶相互垂直布置，且伸缩轴线交于一点；其中，第一横向顶升千斤顶、第二横向顶升千斤顶位于同一水平面内，分别用于对桥梁的第一方向、第二方向的横向位移进行调整，纵向千斤顶用于对桥梁的纵向位移进行调整；第一方向为桥梁的长度方向，第二方向为桥梁的宽度方向。

优选的，顶升装置还包括：固定底座、第一滑移底座和第二滑移底座；第一滑移底座座落于固定底座上，能够在固定底座上沿第一方向移动；第二滑移底座座落于第一滑移底座上，能够随第一滑移底座一起沿第一方向移动，且能够在第一滑移底座上沿第二方向移动；对应的，第一横向顶升千斤顶的固定部固定安装于固定底座的侧壁上，第一横向顶升千斤顶的伸缩部与第一滑移底座的第一侧壁固定连接；第二横向顶升千斤顶的固定部固定安装在第一滑移底座的第二侧壁上，第二横向顶升千斤顶的伸缩部与第二滑移底座的侧壁固定连接；其中，第二侧壁与第一侧壁相垂直；纵向顶升千斤顶座落于第二滑移底座的底板上。

优选的，第一滑移底座的底板的下表面设有第一凹槽，第一凹槽中固定安装有第一滑块；对应的，固定底座上沿第一方向设有第一滑轨，第一滑轨与第一滑块相适配。

优选的，第一滑移底座的底板的上表面沿第二方向设有第二滑轨；对应的，第二滑移底座的底板的下表面设有第二凹槽，第二凹槽中固定安装有第二滑块，第二滑块与第二滑轨相适配。

优选的，用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统还包括：滑移支架，滑移支架包括可以相互滑动的支架固定部和支架滑移部，支架固定部的上表面和支架滑移部的下表面为滑移配合面，且均为斜面；支架固定部的下表面和支架滑移部的上表面始终保持平行。

优选的，支架固定部的侧面设有固定拉板，固定拉板上设有U型开口；支架滑移部上与固定拉板相对应的侧面设有螺纹孔；对应的，滑移支架还包括：螺纹拉杆，螺纹拉杆的一端转动安装于U型开口中，另一端固定连接于螺纹孔内，螺纹拉杆能够在U型开口中转动，以带动支架滑移部沿滑移配合面移动。

优选的，监控反馈单元包括：拉线传感器和水平仪，拉线传感器有多个，多个拉线传感器分别对应设置于多个预设顶点处，用于对预设顶点处的顶升位移进行实时监测，并发送至控制单元；水平仪固定安装于滑移支架上，用于对滑移支架的水平状态进行实时监测。

优选的，控制单元根据接收到的监测反馈单元发送的桥梁的顶升位移，控制对称均布的4×N组顶升单元同步动作，以使对称均布的4×N个预设顶点处的顶升位移的同步精度小于等于

毫米；其中，N为正整数。

本申请实施例还提供一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升方法，采用上述任一实施例所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统对桥梁进行顶升作业，包括：步骤S101、顶升设备及桥梁预处理；其中，顶升设备预处理包括：对用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统中的顶升单元进行检测，其中，顶升单元的活塞杆的直线度不大于2‰，顶升单元的活塞腔的直线不大于0.5‰，活塞腔的圆度、圆柱度不大于其公称直径的2‰；活塞杆和活塞腔的最低启动压力分别不超过3.5MPa，7.5MPa；顶升单元全行程时，对顶升单元以其额定工作压力的150％进行轴向加载，并持续5分钟；对顶升单元以预设顶升力的[70％，90％]进行2小时保压试验；桥梁预处理：对桥梁的梁底及支撑垫石顶面砼基面进行整平；步骤S102、确定桥梁的多个预设顶点，在预设顶点处安装顶升单元以及监测反馈单元；步骤S103、对顶升单元进行调试；步骤S104、对桥梁进行试顶升试验，其中，试顶升高度为1毫米；步骤S105、对桥梁进行正式顶升：根据监测反馈单元发送的桥梁顶升位移，控制多组顶升单元同步动作，以使多个预设顶点处的顶升位移相互误差不大于预设阈值。

有益效果：

本申请提供的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升的技术方案，一方面，通过在桥梁的多个预设定点处设置多组顶升单元，同时，在预设顶点处设置与顶升单元配套的监测反馈单元；由控制单元根据监测反馈单元监测到的桥梁顶升过程中得顶升位移，对相应的顶升单元进行独立控制，使多组顶升单元的动作同步，从而避免顶升单元在顶升桥梁时，预设顶点处的顶升位移的相互误差大于预设阈值带来的危险及可能对桥梁造成的破坏；另一方面，在顶升单元与预设顶点之间设置垫板，将顶升单元的顶升力均匀地分布在桥梁的梁体上，从而防止桥梁的梁体底部和墩顶混凝土局部应力过大，避免梁体底部和墩顶混凝土的局部压溃；通过顶升过程中桥梁上的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束，有效保证桥梁的梁体在顶升过程中不会发生偏移，同时，在顶升单元与桥梁的垫板、临时支撑之间分别设置上滑动层和下滑动层，从而保证了桥梁的梁体在支座更换期间仍能自由活动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为根据本申请的一些实施例提供的一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统的结构示意图；

图2为根据本申请的一些实施例提供的一种顶升装置的结构示意图；

图3为图2所示顶升装置的主视图；

图4为图3所示顶升装置中的B向视图；

图5为图3所示顶升装置的俯视图；

图6为图5所示顶升装置中的A-A视图；

图7为图5所示顶升装置中的B-B视图；

图8为为根据本申请的一些实施例提供的一种滑移支座的结构示意图；

图9为根据本申请的一些实施例提供的一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升方法的流程示意图。

附图标记说明：

101、顶升单元；102、监测反馈单元；103、控制单元；104、液压泵站；

201、第一横向顶升千斤顶；202、第二横向顶升千斤顶；203、纵向顶升千斤顶；204、固定底座；205、第一滑移底座；206、第二滑移底座；

801、支架固定部；802、支架滑移部；803、螺纹拉杆。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。各个示例通过本申请的解释的方式提供而非限制本申请。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本申请的范围或精神的情况下，可在本申请中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本申请包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本申请的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请而不是要求本申请必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。本申请中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本申请实施例中，桥梁顶升采用计算机控制(控制单元103)桥梁的分泵组(顶升单元101)多点位移同步顶升，将数字监控传输(监测反馈单元102)、液压传动控制、计算机数字信号处理相结合，有效解决桥梁上部结构在顶升过程中，梁体位移同步与控制的难题，有效避免了桥梁上部结构在顶升过程中由于各支点竖向位移差的存在而引起的桥梁上部结构在桥梁纵向、横向的附加二次内力出现，有效消除了桥梁上部结构实际内力的变化，从而保证了桥梁上部结构的结构安全。

如图1-图8所示，该用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统包括：顶升单元101、控制单元103和监测反馈单元102；顶升单元101有多组，多组顶升单元101对称均布于桥梁的多个预设顶点处，用于对桥梁进行同步顶升作业；其中，顶升单元101在对桥梁进行同步顶升作业时，保持桥梁上施加的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束；顶升单元101的上端与预设顶点之间设有垫板，顶升单元101的下端位于桥梁的临时支撑上，且顶升单元101的下端与临时支撑之间设有滑动层；监测反馈单元102有多个，多个监测反馈单元102与多组顶升单元101对应配套设置于多个预设顶点处，用于对桥梁的顶升位移进行实时监测；控制单元103与多个监测反馈单元102电连接，用于根据接收到的监测反馈单元102发送的桥梁的顶升位移，控制多组顶升单元101同步动作，以使多个预设顶点处的顶升位移相互误差不大于预设阈值。

在本申请实施例中，顶升单元101在对桥梁进行同步顶升作业时，保持桥梁上施加的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束，也就是说，顶升单元101在对桥梁进行同步顶升作业时，桥梁上施加的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束不解除。

在本申请实施例中，桥梁顶升高度为[5，8]毫米(mm)，顶升单元101对称均布于桥梁的多个预设顶点处，具体的，预设顶点位于桥梁的梁体和墩顶上，通过顶升单元101的对称布置，有利于梁体的合理受力；同时，为避免梁体的预设顶点处未设置分布钢筋等结构，在梁底和墩顶的预设顶点处均设置有整体式应力分布垫板与顶升单元101接触，从而将顶升单元101的顶升力均匀的作用在梁体上，防止桥梁的梁体底部和墩顶混凝土局部应力过大，避免梁体底部和墩顶混凝土的局部压溃。

在本申请实施例中，预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束等约束关系分别施加在桥梁的固定支座、横向支座、纵向支座的上下坐班之间，且在顶升过程中，预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束并不解除，以有效保证桥梁的梁体在顶升过程中不会发生偏移；且在顶升单元101与桥梁的临时支撑、垫板之间分别设置下滑动层和上滑动层，从而保证了桥梁的梁体在支座(固定支座、横向支座、纵向支座等)更换期间仍能自由活动。具体的，上滑动层和下滑动层均为3mm厚的四氟板，进一步的，临时支撑采用钢垫块，钢垫块有槽钢焊接而成。

在本申请实施例中，监测反馈单元102在预设顶点处与顶升单元101配套设置，在桥梁顶升过程中，对相应预设顶点处的顶升位移进行实时监测，并反馈至控制单元103；由控制单元103根据接收到的监测反馈单元102发送的桥梁的顶升位移，对相应的顶升单元101进行独立控制，实现多组顶升单元101的同步动作，保证多个预设顶点之间的顶升位移的相互误差不大于预设阈值，进而，避免顶升单元101在顶升桥梁时，预设顶点处的顶升位移的相互误差较大，可能带来的危险及可能对桥梁造成的破坏。

在本申请实施例中，控制单元103采用可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，简称PLC)，顶升单元101采用液压泵站104驱动，使PLC与顶升单元101之间形成PLC多点同步顶升，将液压顶升、位移监控与桥梁施工集成，根据监测反馈单元102发送的桥梁顶升时的位移信号，输出液压泵站104的油量控制信息。具体的，在液压泵站104中，液压泵站104采用开关阀来控制流量(依靠调节开关阀的开关频率改变流量)，实现液压泵站104的油泵的输出流量连续可调；同时，通过顶升位移反馈和点位检测，形成液压泵站104的压力与顶升位移之间的闭环控制，实现精确控制顶升单元101的顶升同步以及负载均衡，有效保证桥梁在顶升过程中的位移同步精度位于[-0.5mm，0.5mm]之间。

在本申请实施例中，由于桥梁的梁体底面存在一定的平面度差异，因而，控制系统中设有多组顶升单元101的同步零点，以保证顶升单元101在顶升时负载均衡。具体的，在桥梁同步顶升前，液压泵站104启动，使多组顶升单元101同时上升，一旦有顶升单元101接触顶升面(桥梁的底面)，控制该顶升单元101停止上升，同时，其它顶升单元101继续上升，直至全部顶升单元101接触顶升面；然后，液压泵站104进行加压，直至每组顶升单元101的压力达到5MPa，该位置作为多组顶升单元101的同步零点。进一步的，在PLC中单独设置每组控制单元103的零点压力，作为多组顶升单元101的同步零点。

在本申请实施例中，液压泵站104采用柱塞泵，在液压泵站104上方安装有双向截止阀，由双向截止阀对顶升单元101进行无泄漏的锁止，以保证在意外停电等突发状况下顶升单元101不会下滑；同时，顶升单元101配套设置有压力监测装置和位移监测装置，当顶升单元101动作时，由压力监测装置对顶升单元101的负荷进行实时精确测量，由位移监测装置对顶升单元101的实时顶升位移高度进行精确测量。具体的，压力监测装置、位移监测装置可采用外置式(或内置式)压力、位移传感器；同时，液压泵站104中还设置有均载阀，实现顶升单元101之间的液压压力硬平衡，以此对顶升单元101进行过载保护，有效避免顶升单元101发生胀缸事故。其中，压力传感器的精度为0.2％，位移传感器的分辨率为0.004毫米(mm)。

在本申请实施例中，控制单元103采用可编程逻辑控制器，各顶升单元101的监测反馈单元102将监测到的负荷(压力)信号、位移信号发送到可编程逻辑控制器，由可编程逻辑控制器根据负荷信号、位移信号控制液压泵站104，驱动阀组，输出压力油，使相应的顶升单元101动作；且在顶升过程中，可编程逻辑控制器根据监测反馈单元102发送的实时压力信号和实时位移信号，不断的修正多组顶升单元101的运动误差，保证多组顶升单元101负载同步均衡。

在一些可选实施例中，每组顶升单元101包括多台顶升装置，多台顶升装置在每个预设顶点处呈线性布置或品字形布置。具体的，每个预设顶点处的多台顶升装置共用一个整体式应力分布垫板，在垫板与每个顶升装置之间均设置有上滑动层，每个顶升装置与临时支撑之间均设置有下滑动层。且，每台顶升装置均配套设置有位移监测装置和压力监测装置，每组顶升单元101中的多台顶升装置之间并联，且可通过可编程逻辑控制器单独控制。

进一步的，顶升装置包括：第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202和纵向顶升千斤顶203，第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202和纵向顶升千斤顶203相互垂直布置，且伸缩轴线交于一点；其中，第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202位于同一水平面内，分别用于对桥梁的第一方向、第二方向的横向位移进行调整，纵向千斤顶用于对桥梁的纵向位移进行调整；第一方向为桥梁的长度方向，第二方向为桥梁的宽度方向。

在本申请实施例中，在桥梁顶升过程中，通过相互垂直布置且伸缩轴线交于一点的第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202和纵向顶升千斤顶203分别对桥梁在长度方向、宽度方向、高度方向的位移进行调整，实现对桥梁顶升的精准控制。进一步的，第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202和纵向顶升千斤顶203并联设置，且分别设置有位移传感装置和压力传感装置，以由可编程逻辑控制器对第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202和纵向顶升千斤顶203进行单独控制，实现桥梁顶升过程中的多向、灵活、精确控制。

在本申请实施例中，顶升装置还包括：固定底座204、第一滑移底座205和第二滑移底座206；第一滑移底座205座落于固定底座204上，能够在固定底座204上沿第一方向移动；第二滑移底座206座落于第一滑移底座205上，能够随第一滑移底座205一起沿第一方向移动，且能够在第一滑移底座205上沿第二方向移动；对应的，第一横向顶升千斤顶201的固定部固定安装于固定底座204的侧壁上，第一横向顶升千斤顶201的伸缩部与第一滑移底座205的第一侧壁固定连接；第二横向顶升千斤顶202的固定部固定安装在第一滑移底座205的第二侧壁上，第二横向顶升千斤顶202的伸缩部与第二滑移底座206的侧壁固定连接；其中，第二侧壁与第一侧壁相垂直；纵向顶升千斤顶203座落于第二滑移底座206的底板上。

进一步的，第一滑移底座205的底板的下表面设有第一凹槽，第一凹槽中固定安装有第一滑块；对应的，固定底座204上沿第一方向设有第一滑轨，第一滑轨与第一滑块相适配。第一滑移底座205的底板的上表面沿第二方向设有第二滑轨；对应的，第二滑移底座206的底板的下表面设有第二凹槽，第二凹槽中固定安装有第二滑块，第二滑块与第二滑轨相适配。

在本申请实施例中，固定底座204至少包括一侧壁和一底板，该侧壁和该底板相互垂直且固定连接，在该底板的上表面沿第一方向设置有第一滑轨，第一滑轨的延伸方向与该侧壁相垂直。在该侧壁上固定安装第一横向顶升千斤顶201的固定部，具体的，通过法兰盘连接；第一横向顶升千斤顶201的伸缩部沿第一轨道的延伸方向伸缩移动，且在第一横向顶升千斤顶201的伸缩端固定连接第一滑移底座205的第一侧壁，使第一滑移底座205通过其底板上设置的第一滑块与第一滑轨的配合，沿第一方向移动。进一步的，在第一滑移底座205的底板的下表面开设第一凹槽，将第一滑块固定安装在第一凹槽中，籍此，降低第一滑移底座205的高度，使其与固定底座204之间的间隙减小，提高第一滑移底座205沿第一方向移动时的稳定性。

在本申请实施例中，第一滑移底座205的底板的上表面设置沿第二方向移动的第二滑轨，在第一滑移底座205上与第一侧壁相互垂直的第二侧壁上固定安装第二横向顶升千斤顶202的固定部，第二横向顶升千斤顶202的伸缩部沿第二轨道的延伸方向伸缩移动，且第二横向顶升千斤顶202的伸缩端与第二滑移底座206的侧部固定连接，以带动第二滑移底座206通过其底板上设置的第二滑块与第二滑轨的配合，沿第二方向伸缩移动。进一步的，在第二滑移底座206的底板的下表面开设第二凹槽，将第二滑块固定安装在第二凹槽中，籍此，降低第二滑移底座206的高度，使其与第一滑移底座205之间的间隙减小，提高第二滑移底座206沿第二方向移动时的稳定性。

在本申请实施例中，在固定底座204的相对的两侧面分别设置第一限位挡板，第一限位挡板与固定底座204的侧壁相垂直，用于限定第一滑移底座205在第二方向上的位移，提高桥梁顶升过程中移动的控制精度；在第一滑移底座205上设有第二限位挡板，且第二限位挡板与第二侧壁平行设置，以限定第二滑移底座206在第一方向上的位移，进一步提高桥梁顶升过程中移动的控制精度。

进一步的，第一限位挡板沿第一方向布设有多个，且多个第一限位挡板沿第一滑轨均布；第二限位挡板沿第二方向布设有多个，多个第二限位挡板沿第二滑轨均布。籍此，进一步提高第一滑移底座205沿第一方向移动、第二滑移底座206沿第二方向移动的精度。

在本申请实施例中，纵向顶升千斤顶203座落于第二滑移底座206的底板上，在第二横向顶升千斤顶202的驱动下，随第二滑移底座206一起在第二滑轨上沿第二方向移动。具体的，纵向顶升千斤顶203的固定部与第二滑移底座206的底板一体成型。籍此，使顶升装置的结构更加紧凑，能够在更狭小的空间使用。

在本申请实施例中，第一滑轨与第一滑轨之间、第二滑轨与第二滑轨之间可以为多个并列设置的滑轨滑块相配合，以保证第一滑移底座205、第二滑移底座206分别在第一方向和第二方向上的运动精度；当第一滑轨与第一滑轨之间、和/或第二滑轨与第二滑轨之间采用两个并列设置的滑轨滑块配合时，其中一滑轨与滑块的横截面为三角形，以此保证第一滑移底座205和/或第二滑移底座206在长时间工作之后，能够进行自动对中，保证第一滑移底座205、第二滑移底座206分别沿第一方向、第二方向的运动精度。

在另一具体的例子中，第一滑轨与第一滑轨之间、和/或第二滑轨与第二滑轨之间的横截面采用燕尾槽型式，以此保证第一滑移底座205和/或第二滑移底座206在长时间工作之后，能够进行自动对中，保证第一滑移底座205、第二滑移底座206分别沿第一方向、第二方向的运动精度。

在一些可选实施例中，用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统还包括：滑移支架，滑移支架包括可以相互滑动的支架固定部801和支架滑移部802，支架固定部801的上表面和支架滑移部802的下表面为滑移配合面，且均为斜面；支架固定部801的下表面和支架滑移部802的上表面始终保持平行。进一步的，支架固定部801的侧面设有固定拉板，固定拉板上设有U型开口；支架滑移部802上与固定拉板相对应的侧面设有螺纹孔；对应的，滑移支架还包括：螺纹拉杆803，螺纹拉杆803的一端转动安装于U型开口中，另一端固定连接于螺纹孔内，螺纹拉杆803能够在U型开口中转动，以带动支架滑移部802沿滑移配合面移动。

在本申请实施例中，通过滑移支架对桥梁在顶升过程中进行支撑，和顶升单元101协同配合，实现对桥梁顶升的支撑。具体的，随着顶升单元101的动作，滑移支架的螺纹拉杆803转动，带动支架滑移部802沿滑移配合面在支架固定部801上移动，使支架滑移部802始终与桥梁的下表面接触，具体与垫板相接触，形成对桥梁的有效支撑，避免突发状况下，桥梁可能产生的突然下落。

在本申请实施例中，还可以通过滑移支座对桥梁在顶升前进行梁体锁定，以防止顶升过程中梁体的水平位移。具体的，在纵桥向采用滑移支座配合钢板锁定梁缝，以防止梁体纵桥向滑动；在横桥向采用2块楔形板配合防落梁装置进行锁定，防止梁体的横桥向滑动。

在本申请实施例中，支架滑移部802与支架固定部801之间的相对滑动摩擦系数为0.1；支架滑移部802与支架固定部801采用不锈钢材料支撑，且在滑移配合面涂覆有聚四氟乙烯。每个滑移支座的承载能力设计为500吨，最大工作压力为250吨，在工作状态时的比压为16.45MPa。

在本申请实施例中，为了能够保证支架滑移部802与支架固定部801之间的摩擦系数，通过有效控制支架滑移部802与支架固定部801的相互接触面积来实现。具体的，在支架固定部801上与其固定拉板垂直的、相对的两侧分别设置一楔形板，楔形板的端面与固定拉板焊接，楔形板的上表面为朝着固定拉板向上倾斜的滑移配合面；支架滑移部802的下表面为与楔形板的上表面相配合的滑移配合面。同时，在支架滑移部802的上端面U型凹槽，螺纹孔贯穿U型凹槽的底面。籍此，螺纹拉杆803穿过螺纹孔后，在螺纹拉杆803的端部设置固定螺栓，以此保证支架滑移部802在滑移过程中，不会与螺纹拉杆803脱离。

在一些可选实施例中，监控反馈单元包括：拉线传感器和水平仪，拉线传感器有多个，多个拉线传感器分别对应设置于多个预设顶点处，用于对预设顶点处的顶升位移进行实时监测，并发送至控制单元103；水平仪固定安装于滑移支架上，用于对滑移支架的水平状态进行实时监测。

在本申请实施例中，水平仪安装在滑移支座上，以由人工根据水平仪监测到的水平状态对滑移支座进行调整。在此，需要说明的是，水平仪的规格为φ79mm×15mm×15mm，水平仪采用铝材支座，精度为20秒/2mm。此外，还可以在滑移支座处安装激光水平仪监测对桥梁顶升时，桥墩的变化进行监测，实时观测桥墩是否发生沉降，与桥梁的顶升相配合，提高桥梁顶升时的控制精度。

在本申请实施例中，拉线传感器的固定端设置于支撑垫石的顶面，拉线端固定于桥梁的底部。籍此，通过拉线传感器对桥梁的顶升高度进行单独实时采集，与千斤顶的位移传感器的监测位移形成相互校验，实现对现场液压系统、桥梁顶升的多角度、全方位、多形式的监测控制。在此，需要说明的是，拉线传感器的精度为0.2mm，工作时的介质温度为[-40℃，85℃]，材质为不锈钢耐压外管，具有IP67的防水防尘等级，采用24伏(V)直流电压(DC)供电，输出信号为[4,20]mA的电信号。

对应的，在控制单元103将位移信号进行放大，并进行模数-数模转换后，输出控制信号至液压泵站104的电磁阀，驱动对应的千斤顶完成相应的动作。在此，需要说明的是，整个控制过程以PLC为基础，通过压力控制和/或位移控制的方式，实现对顶升单元101的控制。具体的，压力控制和/或位移控制均采用但闭环控制结构和PID控制算法，通过调节液压泵站104中变频液压泵的转速实现流量大小控制；并利用高压阀组的通、断实现对千斤顶的精准加载，并利用与千斤顶配套设置的高压截止阀实现千斤顶与液压泵站104分离有可以继续稳定可靠的保压。

在本申请实施例中，第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202的吨位均为60吨，工作压力为63MPa，行程均为160mm；纵向顶升千斤顶203的吨位为500吨，工作压力为63MPa，行程为150mm。

在一些可选实施例中，控制单元103根据接收到的监测反馈单元102发送的桥梁的顶升位移，控制对称均布的4×N组顶升单元101同步动作，以使对称均布的4×N个预设顶点处的顶升位移的同步精度小于等于

毫米；其中，N为正整数。

在本申请实施例中，通过PLC实现对多点顶升单元101的同步控制，有效解决桥梁上部结构在顶升过程中梁体位移同步与控制问题，避免桥梁上部结构在顶升过程中由于各支点竖向位移差的存在而引起的桥梁上部结构在桥梁纵、横向附加二次内力的出现，有效消除了桥梁上部结构实际内力的变化，从而保证了桥梁上部结构的结构安全。在此，需要说明的是，PLC对顶升单元101进行同步控制的点数按4的倍数增加，以此，保证桥梁各顶点处的受力均匀，以及多点顶升单元101的位移同步精度小于等于

毫米。

在本申请实施例中，控制单元103接收压监测反馈单元102发送的压力信号、位移信号，并通过显示器对各预设顶点处的顶升单元101的故障状态、连接状态、位移信息、压力信息等进行同步显示，以及对压力信号和位移信号进行处理，将桥梁顶升过程中的压力、位移之间的关系进行图形化显示；利用压力和/或位移闭环自动控制的方式，实现整个顶升系统的控制，完成桥梁的顶升、纠偏、调整，整个顶升过程完全由系统自动完成，消除了桥梁顶升过程中人为因素的影响，提高了同步精度和施工质量。

在本申请实施例中，还可以通过设置视频采集单元对桥梁顶升过程进行视频采集，对桥梁顶升过程进行可视化展示。

图9为根据本申请的一些实施例提供的一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升方法的流程示意图；如图9所示，该用于高速铁路的智能桥梁同步顶升方法采用上述任一实施例的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统对桥梁进行顶升，包括：

步骤S101、顶升设备及桥梁预处理；

其中，顶升设备预处理包括：对用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统中的顶升单元101进行检测，其中，顶升单元101的活塞杆的直线度不大于2‰，顶升单元101的活塞腔的直线度不大于不大于0.5‰，活塞腔的圆度、圆柱度不大于其公称直径的2‰，活塞杆的腔体和活塞腔的最低启动压力分别不超过7.5MPa、3.5MPa；顶升单元101全行程时，对顶升单元101以其额定工作压力的150％进行轴向加载，并持续5分钟；对顶升单元101以预设顶升力的[70％，90％]进行2小时保压试验。

在本申请实施例中，顶升设备为千斤顶，在进行顶升作业前，确保千斤顶所有零部件表面的毛刺、铁屑、油污等清除干净；千斤顶的外表面无锈蚀、剥落的氧化皮、凹坑等缺陷，千斤顶的油漆面(活塞杆的外表面除外)应喷涂均匀，结合牢固，无漏喷或流挂。

在本申请实施例中，通过对千斤顶活塞杆的直线度、活塞腔的直线度、活塞腔的圆度、活塞腔的圆柱度的检测，确保千斤顶的形状、尺寸误差在预设范围内，籍此，提高桥梁顶升精度，避免千斤顶自身的误差对桥梁顶升的影响。此外，千斤顶的缸体不得弯曲变形，缸体表面无毛刺，划伤深度不大于1毫米，磨损撞伤面积不大于2cm²，划伤数量不得超过2处；且千斤顶在顶升、伸缩时不得有涩滞、爬行、外渗漏等现象。

在本申请实施例中，对千斤顶在空载工况下进行逐渐升压，分别测定活塞腔和活塞杆的启动压力(均在无背压状况下试验)，确保活塞腔的最低启动压力不超过3.5MPa，活塞杆的腔体的最低启动压力不超过7.5MPa。在千斤顶升至全行程时，对千斤顶进行强度测试，具体的，以其额定工作压力的150％进行轴向加载，并持续5分钟，检测千斤顶是否出现永久变形和破坏。

在本申请实施例中，在开式正式的顶升作业前，对千斤顶以其预设升力的[70％，90％]进行2小时保压试验，以确保千斤顶密封的安全可靠，保证顶升作业的可靠性。此外，还需要对液压油进行清洁度检验，具体的，在顶升作业前，对液压软管进行清理，确保液压油的清洁度不低于NAS9级。

在本申请实施例中，桥梁预处理包括对桥梁的梁底及支撑垫石顶面砼基面进行整平。其中，对梁底及支撑垫石顶面进行处理，确保支座滑移面水平；在天窗点外先行对支座进行一对对角开凿，以方便定位测量；支座的另一对对角待天窗点内开凿，方便天窗点内尽快将支座去除，拆除支座上下板螺栓，确保支座移除无约束。

此外，还需要对桥梁进行施工测量，在桥墩的墩顶放出桥梁中心线、梁底支座中心线；根据中心线放出支座外轮廓线，作为安装支座的控制线；并详细测量已有病害支座的高度尺寸，且与原设计图纸进行校核，测量梁底至墩顶的空间尺寸。

步骤S102、确定桥梁的多个预设顶点，在预设顶点处安装顶升单元101以及监测反馈单元102；

在本申请实施例中，在选取的桥梁的预设顶点处，可能未设置分布钢筋等结构，因而，在预设顶点处设置垫板。具体的，在墩顶和梁底部设置厚30毫米的整体式应力分布垫板，籍此，有效防止梁体底部和墩顶混凝土局部应力过大，避免混凝土局部压溃。

在本申请实施例中，梁体顶升高度为[5,8]mm，在顶升过程中，梁体的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束并不解除，以有效保证桥梁的梁体在顶升过程中不会发生偏移；在顶升单元101与桥梁的临时支撑、垫板之间分别设置下滑动层和上滑动层，从而保证了桥梁的梁体在支座(固定支座、横向支座、纵向支座等)更换期间仍能自由活动。具体的，上滑动层和下滑动层均为3mm厚的四氟板，进一步的，临时支撑采用钢垫块，钢垫块有槽钢焊接而成。

步骤S103、对顶升单元101进行调试；

在本申请实施例中，在对顶升单元101进行调试的同时，凿除支座四周砂浆层，以便在天窗内尽快去除病害支座，并卸去支座上下板的螺栓，确保支座移除无约束。

步骤S104、对桥梁进行试顶升试验，其中，试顶升高度为1毫米；

在本申请实施例中，用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统在首次使用时，按照正常荷载的[70％，90％]进行2小时保压试验，然后再进行试顶升试验。在试顶升试验过程中，试顶升高度为1毫米，试顶升结束后，对预测顶点处的应变、桥梁整体姿态、结构变形进行确认，为正式顶升提供参考。且在试顶升试验过程中，严格监测油路有无漏油，并对各个千斤顶的同步顶升进行检查核验，确保千斤顶的动作准确，安全可靠；在保压和试顶升试验全部检查无误后，方可进行正式顶升。

步骤S105、对桥梁进行正式顶升：根据监测反馈单元102发送的桥梁顶升位移，控制多组顶升单元101同步动作，以使多个预设顶点处的顶升位移相互误差不大于预设阈值。

在正式顶升前，将支座上下部结构固结，检查确保支座能顺利移除无约束后正式顶升；在正式顶升时，按照下列程序进行并做好记录：

操作：按预设荷载进行加载和顶升；

观察：各个测量点应及时反映测量情况；

测量：各个测量点应认真做好测量工作，及时反映测量数据；

校核：数据汇交，比较实测数据与理论数据的差异；

分析：若有数据偏差，分析并及时进行调整；

决策：认可当前工作状态，并决策下一步操作。

在顶升作业前，对桥梁上部荷载进行计算，根据桥梁的上部荷载确定支座数量以及每个支座处的千斤顶数量。在本申请实施例中，桥梁上部荷载为950吨，每个支座处布置3台200吨顶升装置(每台顶升装置包括：第一横向顶升千斤顶201、第二横向顶升千斤顶202和纵向顶升千斤顶203)，中间墩(每个桥墩4个支座)共布置12台顶升装置，可提供2400吨的顶力。桥台布置6台顶升装置，可提供1200t的顶力，安全储备系数为1.72；顶升装置采用对称布置，以利于梁体的合理受力。

在此，需要说明的是，每个支座处的3台顶升装置中，通过固定板将3台顶升装置固定，以使3台顶升装置中的第一横向顶升千斤顶201均沿第一方向伸缩移动，以及，使3台顶升装置中的第二横向顶升千斤顶202均沿第二方向伸缩移动。同时，多个支座处的多组顶升单元(每个桥墩4个支座设有4组顶升单元，每组顶升单元包括3台顶升装置)通过激光标靶对准，使多组顶升单元中的第一横向顶升千斤顶201能够沿第一方向伸缩移动，第二横向顶升千斤顶202能够沿第二方向伸缩移动。

在一具体的例子中，千斤顶的工作压力为63MPa，长度为375毫米，底座直径为250毫米，顶帽为180毫米，行程为140毫米，每台千斤顶均配有液压锁，以防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载的有效支撑。通过PLC控制多点顶升设备对桥梁进行同步顶升，顶升过程中，梁体顶升位移以支座脱空为准。同时，在每个支座处还对应设置有机械锁，与液压锁协同工作，随桥梁的顶升，机械锁随之升起与桥梁接触，形成有效支撑。在此，需要说明的是，机械锁套设在纵向顶升千斤顶203的缸杆外。

本申请实施例提供的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升方法能够实现上述任一用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统实施例的动作、步骤，并达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，包括：顶升单元、控制单元和监测反馈单元；

顶升单元有多组，多组顶升单元对称均布于桥梁的多个预设顶点处，用于对桥梁进行同步顶升作业；其中，顶升单元在对桥梁进行同步顶升作业时，保持桥梁上施加的预设固定约束、预设横向约束和预设纵向约束；顶升单元与预设定点之间设有垫板，且顶升单元的上端与垫板之间设置有上滑动层，顶升单元的下端位于桥梁的临时支撑上，且顶升单元的下端与临时支撑之间设有下滑动层；

监测反馈单元有多个，多个监测反馈单元与多组顶升单元对应配套设置于多个预设顶点处，用于对桥梁的顶升位移进行实时监测；

控制单元与多个监测反馈单元电连接，用于根据接收到的监测反馈单元发送的桥梁的顶升位移，对相应的顶升单元进行独立控制，多组顶升单元同步动作，以使多个预设顶点处的顶升位移相互误差不大于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，每组顶升单元包括多台顶升装置，多台顶升装置在每个预设顶点处呈线性布置或品字形布置。

3.根据权利要求2所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，顶升装置包括：第一横向顶升千斤顶、第二横向顶升千斤顶和纵向顶升千斤顶，第一横向顶升千斤顶、第二横向顶升千斤顶和纵向顶升千斤顶相互垂直布置，且伸缩轴线交于一点；其中，第一横向顶升千斤顶、第二横向顶升千斤顶位于同一水平面内，分别用于对桥梁的第一方向、第二方向的横向位移进行调整，纵向千斤顶用于对桥梁的纵向位移进行调整；第一方向为桥梁的长度方向，第二方向为桥梁的宽度方向。

4.根据权利要求3所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，顶升装置还包括：固定底座、第一滑移底座和第二滑移底座；第一滑移底座座落于固定底座上，能够在固定底座上沿第一方向移动；第二滑移底座座落于第一滑移底座上，能够随第一滑移底座一起沿第一方向移动，且能够在第一滑移底座上沿第二方向移动；

对应的，

第一横向顶升千斤顶的固定部固定安装于固定底座的侧壁上，第一横向顶升千斤顶的伸缩部与第一滑移底座的第一侧壁固定连接；

第二横向顶升千斤顶的固定部固定安装在第一滑移底座的第二侧壁上，第二横向顶升千斤顶的伸缩部与第二滑移底座的侧壁固定连接；其中，第二侧壁与第一侧壁相垂直；

纵向顶升千斤顶座落于第二滑移底座的底板上。

5.根据权利要求4所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，第一滑移底座的底板的下表面设有第一凹槽，第一凹槽中固定安装有第一滑块；

对应的，

固定底座上沿第一方向设有第一滑轨，第一滑轨与第一滑块相适配。

6.根据权利要求5所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，第一滑移底座的底板的上表面沿第二方向设有第二滑轨；

对应的，

第二滑移底座的底板的下表面设有第二凹槽，第二凹槽中固定安装有第二滑块，第二滑块与第二滑轨相适配。

7.根据权利要求1所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统还包括：滑移支架，滑移支架包括可以相互滑动的支架固定部和支架滑移部，支架固定部的上表面和支架滑移部的下表面为滑移配合面，且均为斜面；支架固定部的下表面和支架滑移部的上表面始终保持平行。

8.根据权利要求7所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，监控反馈单元包括：拉线传感器和水平仪，

拉线传感器有多个，多个拉线传感器分别对应设置于多个预设顶点处，用于对预设顶点处的顶升位移进行实时监测，并发送至控制单元；

水平仪固定安装于滑移支架上，用于对滑移支架的水平状态进行实时监测。

9.根据权利要求1-8任一所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统，其特征在于，控制单元根据接收到的监测反馈单元发送的桥梁的顶升位移，控制对称均布的4×N组顶升单元同步动作，以使对称均布的4×N个预设顶点处的顶升位移的同步精度小于等于

毫米；其中，N为正整数。

10.一种用于高速铁路的智能桥梁同步顶升方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统对桥梁进行顶升作业，包括：

步骤S101、顶升设备及桥梁预处理；

其中，顶升设备预处理包括：对用于高速铁路的智能桥梁同步顶升系统中的顶升单元进行检测，其中，顶升单元的活塞杆的直线度不大于2‰，顶升单元的活塞腔的直线不大于0.5‰，活塞腔的圆度、圆柱度不大于其公称直径的2‰；活塞杆和活塞腔的最低启动压力分别不超过3.5MPa，7.5MPa；

顶升单元全行程时，对顶升单元以其额定工作压力的150％进行轴向加载，并持续5分钟；

对顶升单元以预设顶升力的[70％，90％]进行2小时保压试验；

桥梁预处理：对桥梁的梁底及支撑垫石顶面砼基面进行整平；

步骤S102、确定桥梁的多个预设顶点，在预设顶点处安装顶升单元以及监测反馈单元；

步骤S103、对顶升单元进行调试；

步骤S104、对桥梁进行试顶升试验，其中，试顶升高度为1毫米；

步骤S105、对桥梁进行正式顶升：根据监测反馈单元发送的桥梁顶升位移，控制多组顶升单元同步动作，以使多个预设顶点处的顶升位移相互误差不大于预设阈值。

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