TWI580842B - Integrated Control System for Bridge Roof - Google Patents

Description

橋梁頂升同步控制整合系統

本發明是有關於一種橋梁頂升同步控制整合系統，尤指一種可使橋梁之大樑所產生之位移變化利用感測機構與千斤頂之配合，而即時傳輸相關訊號至監控機構中作為控制參數，讓監控機構對油壓控制機構與千斤頂進行精確之調控，以完成橋梁頂升過程之同步控制作業，進而於進行橋梁頂升施工時，達到具有較佳之精準度及安全性之功效者。

按，一般工程界大都採用於橋台或橋墩柱帽樑鋼筋混凝土結構體之外側，多以螺栓錨定支撐托架方式或其他支撐系統，建立設置千斤頂之作業平台，再以橋梁之大樑作為千斤頂頂升支點。

然，由於橋梁頂升時施工設備或者頂升速率存在差異，使橋梁之大樑出現差異變位，從而在橋體中產生附加應力，而當橋體上部結構於頂升時，其重量轉移分配於橋下安置之千斤頂，此時每一千斤頂承受之載重少則數十公噸，多至數百公噸之間，且因橋體之使用年限及所處環境影響，混凝土強度變異度大，因此，其可能導致結構受力狀態發生改變，甚至使結構損傷、開裂乃至破壞，差異變位也將因隨橋梁頂升高度增加，造成累積誤差使的橋體傾斜度增加，除導致橋體結構受損之外，嚴重時更將影響施工之安全，若加上修復費用、所需時程及所造成交通不便，其損失更 是難以估計。

有鑑於此，本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功之開發出本發明「橋梁頂升同步控制整合系統」，藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目的係在於，可使橋梁之大樑所產生之位移變化利用感測機構與千斤頂之配合，而即時傳輸相關訊號至監控機構中作為控制參數，讓監控機構對油壓控制機構與千斤頂進行精確之調控，以完成橋梁頂升過程之同步控制作業，進而於進行橋梁頂升施工時，達到具有較佳之精準度及安全性之功效。

為達上述之目的，本發明係一種橋梁頂升同步控制整合系統，其包含有：一監控機構；一與監控機構連接之油壓控制機構；多數分別與油壓控制機構連接之千斤頂；以及一與監控機構連接之感測機構。

於本發明之一實施例中，該監控機構至少包含有一頂升策略模組及一頂升監控模組，而該頂升監控模組係接收感測機構之感測訊號。

於本發明之一實施例中，該頂升策略模組至少包含有一預頂施工單元、一試頂升施工單元、一頂升施工單元、一保壓施工單元及一降橋施工單元。

於本發明之一實施例中，該感測機構至少包含有一變位感測器、一傾斜感測器、一應變感測器及一壓力感測器。

1‧‧‧監控機構

11‧‧‧頂升策略模組

111‧‧‧預頂施工單元

112‧‧‧試頂升施工單元

113‧‧‧頂升施工單元

114‧‧‧保壓施工單元

115‧‧‧降橋施工單元

12‧‧‧頂升監控模組

2‧‧‧油壓控制機構

3‧‧‧千斤頂

4‧‧‧感測機構

41‧‧‧變位感測器

42‧‧‧傾斜感測器

43‧‧‧應變感測器

44‧‧‧壓力感測器

5‧‧‧橋梁

第1圖，係本發明之基本架構示意圖。

第2圖，係本發明之方塊示意圖。

請參閱『第1及第2圖』所示，係分別為本發明之基本架構示意圖及本發明之方塊示意圖。如圖所示：本發明係一種橋梁頂升同步控制整合系統，其至少係由一監控機構1、一油壓控制機構2、多數千斤頂3以及一感測機構4所構成。

上述所提之監控機構1至少包含有一頂升策略模組11及一頂升監控模組12，其中該頂升策略模組11至少包含有一預頂施工單元111、一試頂升施工單元112、一頂升施工單元113、一保壓施工單元114及一降橋施工單元115。

該油壓控制機構2係與監控機構1連接。

各千斤頂3係分別與油壓控制機構2連接。

該感測機構4係與監控機構1連接，且由該頂升監控模組12接收其感測訊號，而該感測機構4至少包含有一變位感測器41、一傾斜感測器42、一應變感測器43及一壓力感測器44。

當本發明於應用時，係將各千斤頂3與感測機構4變位感測器41、傾斜感測器42及應變感測器43分別設置於橋梁5之適當位置處(如：橋梁上部結構之大樑與橋墩之間)，壓力感測器44連接於千斤頂，以作為橋梁頂升施工之用。而當運作時係利用感測機構4所設之感測器41、傾斜感測器42、應變感測器43及壓力感測器44與千斤頂3之配合，將橋梁5之大樑所產生 之位移變化即時傳輸相關訊號至監控機構1作為控制參數，讓監控機構1以頂升策略模組11及頂升監控模組12對頂升橋梁感測位移、傾斜度、應變及千斤頂載重等訊號監控，以進行回授及預警功能，使監控機構1對油壓控制機構2與千斤頂3進行精確之調控，達到整個橋梁5頂升過程之同步控制，以期在頂升之過程中，降低橋體因差異變形所造成橋梁5安全影響。

然，本發明之安全監測參數包括橋面上沿橋長及橋寬的兩軸方向傾斜度，橋梁5上部結構變位及應力和千斤頂3荷重監測等頂升時之即時偵測，且本發明之監控機構1於進行千斤頂3之同步頂升調控時，係同時以頂升策略模組11之預頂施工單元111、試頂升施工單元112、頂升施工單元113、保壓施工單元114及降橋施工單元115等作為頂升施工策略，並配合頂升監控模組12、感測器41、傾斜感測器42、應變感測器43及壓力感測器44進行橋梁頂升監控，確保同步頂升安全性，以即時發現頂升過程中之過大位移，或對橋梁5主要受力部位進行應變監測，而即時判斷附加應力對結構造成之影響程度，或對千斤頂進行荷重監測，可進一步作為橋梁5頂升施工控制指標，並增加整體工法之安全性，且於在頂升過程中即須進行頂升策略微調工作，以避免累計增加最大差異變位，而該頂升策略模組11之預頂施工單元111、試頂升施工單元112、頂升施工單元113、保壓施工單元114及降橋施工單元115之作動分別說明如下：

預頂施工單元111：係進行千斤頂3之預頂，而該預頂施工單元111是為了確認千斤頂3與油壓控制機構2間之高壓軟管及 各個接頭無漏油脫落現象，並確認頂升基礎無產生異常變形等情形，且確認監控機構1、油壓控制機構2、千斤頂3以及感測機構4之間為有效連接。

試頂升施工單元112：其執行過程係依據橋梁5構件圖估算得出各頂升點近似之荷重值，調節各頂升點的頂升力。為了避免計算誤差和確保工程安全，初始頂升力應略小於計算的近似荷重值，待各頂升點調整好後，各處之頂升力以固定步階增加，若產生位移則記錄試頂升結果。而在此單元之執行過程中，各頂升點獲得之實際荷重值為頂升時千斤頂3之壓力參考值，試頂升施工並以千斤頂頂至設計荷載為控制荷重，並應待荷重保持穩定狀態後再進行卸載。

頂升施工單元113：此頂升施工係以千斤頂3分次頂升橋梁5，並根據變位感測器41之擷取資料判斷橋梁5之大樑是否產生差異變位，若差異變位在控制範圍內則千斤頂3繼續增加衝程，在使橋梁5上部結構同步升高至設定位移之後，墊上臨時支撐墊塊於頂升空間，然，於頂升過程中頂升監控模組12、感測器41、傾斜感測器42、應變感測器43及壓力感測器44進行等感測訊號做為補償或停止等判斷依據，由於橋梁5頂升為多點頂升，頂升過程要彼此協調，否則會產生傾斜或虛頂現象。

保壓施工單元114：此保壓施工係頂升完成後，為了後續施工而暫時保持頂起之狀態，其主要任務就是保持頂升完成後的頂升位置不變；且保壓主要是靠液壓系統的自鎖機構保持頂升位置不變。一旦系統檢測到頂升誤差超出允許範圍，則動力源立刻啟動，調用頂升程式，將其頂回到原位，由千斤頂3微調橋梁5降低 差異變位，即頂升位移量就是產生的誤差之補正量。

降橋施工單元115：此降橋施工是在頂升和後續施工完成後，將橋梁5或大型結構物降回到最低位置的工程，此過程需注意橋體下降時變位控制，以避免橋體因差異變形及局部撞擊而受損。

如此，藉由上述之說明可使本發明頂升橋梁5上部結構物，針對颱風、水災、地震等對橋梁造成之損壞及地層下陷、防洪高程標準提高、更換橋梁支承墊、交通運輸需求調整舊有橋梁高程等。橋梁5頂升不但可避免因拆除原橋梁5的混凝土廢棄物，落實生態環保的原則，而且又可發揮工期短，且成本較低等優點。

本發明所建構橋梁同步頂升系統避免因頂升施工對橋梁5之結構體產生二次損傷，以減低頂升時所造成差異變位之附加應力。橋梁同步頂升系統，經由實地測試驗證，達到符合同步頂升之精確控制要求，使本發明於運用時至少具有下列之優點：

1.具有即時監測功能，而可即時進行擷取信號顯示、收集及數據分析。

2.具有全自動程式監控功能，可執行施工控制及安全預警。

3.整合閉迴路回授控制，並融入橋梁頂升工法策略，可達到整個頂升過程同步的精確控制。

綜上所述，本發明橋梁頂升同步控制整合系統可有效改善習用之種種缺點，可使橋梁之大樑所產生之位移變化利用感測機構與千斤頂之配合，而即時傳輸相關訊號至監控機構中作為控制參數， 讓監控機構對油壓控制機構與千斤頂進行精確之調控，以完成橋梁頂升過程之同步控制作業，進而於進行橋梁頂升施工時，達到具有較佳之精準度及安全性之功效；進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧監控機構

11‧‧‧頂升策略模組

111‧‧‧預頂施工單元

112‧‧‧試頂升施工單元

113‧‧‧頂升施工單元

114‧‧‧保壓施工單元

115‧‧‧降橋施工單元

12‧‧‧頂升監控模組

2‧‧‧油壓控制機構

3‧‧‧千斤頂

4‧‧‧感測機構

41‧‧‧變位感測器

42‧‧‧傾斜感測器

43‧‧‧應變感測器

44‧‧‧壓力感測器

Claims (1)

1. 一種橋梁頂升同步控制整合系統，其包括有：一監控機構，係至少包含有一頂升策略模組及一頂升監控模組，其中該頂升策略模組至少包含有一預頂施工單元、一試頂升施工單元、一頂升施工單元、一保壓施工單元及一降橋施工單元；一油壓控制機構，係與監控機構連接；多數千斤頂，係分別與油壓控制機構連接；以及一感測機構，係與監控機構連接，且由該頂升監控模組接收其感測訊號，而該感測機構至少包含有一變位感測器、一傾斜感測器、一應變感測器及一壓力感測器。