電磁控制技術在鋼箱梁頂推施工中的應用研究

王愛美 李啟懂

(1.山東職業學院，山東 濟南 250104； 2.濟南城建集團有限公司，山東 濟南 250000)

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電磁控制技術在鋼箱梁頂推施工中的應用研究

王愛美1李啟懂2

(1.山東職業學院，山東 濟南 250104； 2.濟南城建集團有限公司，山東 濟南 250000)

以臨沂市南京路沂河大橋為例，介紹了鋼箱梁頂推施工方案，針對施工試驗段頂推系統存在的問題，提出了采用電磁控制技術提高施工精度的方法，解決了施工精度偏低的問題。

橋梁工程，鋼箱梁，頂推施工，電磁控制

1 工程概況

南京路沂河大橋位于山東省臨沂市，東起河東區，西至蘭山區，橋梁全長1 023 m，其中主橋為(50+150+150+50)m的飛雁式異形拱橋，主橋梁體采用鋼混組合體系。主梁采用雙邊箱型主縱梁結合橋面板的整體斷面，全長271.0 m,橋面全寬44.1 m，雙向2%橫坡，梁高3.3 m。主梁鋼結構部分施工采用棘塊式單向頂推施工工藝，主梁梁體主要承重為鋼結構，因此其在頂推過程中的質量控制對于影響全橋承載能力及其使用壽命尤為關鍵(見圖1)。

2 鋼箱梁頂推施工方案

2.1 臨時墩布置

全橋順橋向共設置7個臨時墩和3個滑道，其中在蘭山區側主跨布置3個臨時墩，在河東區側主跨布置4個臨時墩，另外為了均勻分配頂推過程中支墩受力，在6號邊墩上設置1個滑道，在7號主墩上設置2個滑道。臨時墩和滑道間距布置為(2×28.125+30+28.976+18.923+36.6+28+32.125+29.947)m。另外為了保證后續橋面板安裝和鋼拱肋拼裝時安全及線形需要，在頂推臨時墩中間插設臨時鋼管支撐。

2.2 鋼箱梁節段劃分

鋼梁和鋼拱安裝節段連接為全焊接形式，節段較短就會造成節段過多，之間的連接焊縫多，焊接工期較長，影響鋼箱梁的安裝周期，因此鋼箱梁的縱向節段劃分長度不能太短，但為了滿足運輸需要也不能太長，同時考慮現場吊裝拼裝機械起重情況，重量控制在60 t以內。綜合考慮以上因素，將鋼箱梁劃分為25個節段。

2.3 頂推系統設置

鋼箱梁安裝采用棘塊式單向多點頂推方式，在臨時墩頂上安裝7套頂推系統，其中1號～4號和6號臨時墩上安裝相同的頂推系統，滑道長度為9 m，5號和7號臨時墩上安裝的頂推系統滑道長度為13 m，兩種頂推系統須提供相同的水平頂推力，見圖2。

2.4 頂推施工工藝流程

場地準備，河道筑島，主橋邊、主墩施工→臨時墩施工，鋼箱梁拼裝平臺→鋼梁L1節拼裝成體→安裝導梁、焊接成體→第一次頂推→安裝L1節～L2節段梁→第二次頂推→循環頂推至完成。

2.5 鋼箱梁安裝線形控制

1)軸線控制。

鋼箱梁設計平面線形為直線。施工現場拼裝，要通過測量手段和匹配件來控制鋼箱梁能連接成一條直線體，這是對鋼箱梁線型實現精準控制的第一步。在每個臨時墩上設有限位系統，即棘塊和齒板。保證鋼箱梁在頂推過程中前進路線不會偏離滑道。頂推過程中的調整可以利用臨時墩頂的限位，在頂進的過程中進行橫向頂撐齒板，改變鋼箱梁行進的方向，以此達到糾偏的目的。

2)豎向線形控制。

鋼箱梁標高控制主要是依靠拼裝胎架頂的牙板標高控制，在鋼箱梁塊體安裝之前，把頂推平臺樁帽落至總拼胎架標高之下，把牙板按照設計標高調整焊接好，然后鋼箱梁塊體吊裝至總拼胎架牙板之上，再測量梁頂標高，通過牙板調整標高。

鋼箱梁的曲率主要是依靠鋼箱梁節段之間的轉角來實現，而轉角是依靠控制點的標高調整來實現，在標高調整的同時也就實現了鋼箱梁相對之間的轉角，最終實現鋼箱梁的正確曲率。

3 鋼箱梁頂推施工中存在的問題及原因分析

鋼箱梁試驗段施工之初,首先進行了前7節的試驗段施工,對1節～7節鋼箱梁安裝質量進行調查分析：共計檢測7節鋼箱梁，42個拼裝節段，168個檢測數據，共計32個不合格點，統計如表1所示。

由表1可知,影響鋼箱梁施工精度的主要因素是軸線偏位,針對這一問題,我們從人員、材料、機具、測量、環境、方法等六個方面進行原因分析，最終找到影響鋼箱梁軸線偏位的主要原因是頂推系統中各千斤頂頂力和行程不一致，即頂推系統出現問題。

表1 質量缺陷類型統計表(一)

4 制定對策及實施驗證

4.1 頂推系統改進

針對頂推系統中的問題，我們引入電磁控制技術來控制各個千斤頂和施力源。電氣控制系統的引入，加上在計算機控制下確保了7套頂推系統提供的推力均衡且同步。每套液壓系統由12件螺母鎖緊油缸、1套高壓液壓泵站、2套超高壓液壓泵站、4件頂推油缸、壓力和位移傳感器、高壓軟管及液壓接頭等附件組成。液壓泵站及主機見圖3。

箱梁的標高可通過系統控制的豎向千斤頂來控制，并使作用在千斤頂上的鋼箱梁通過精確控制實現所受支撐力的均衡，鋼箱梁所受支反力的大小得到自動控制采集，系統通過調整頂推油缸的頂推力來控制頂推千斤頂的施力情況，二力的精確配合使鋼箱梁可以精確到達指定位置。隨著鋼箱梁頂推階段的不同，其所受頂推力的大小也在變化，在臨時墩一側安裝有比例閥，以此來調節不同階段頂推力的大小。

鋼箱梁的前進主要是支墩摩阻力的作用，若能保證頂推力與摩阻力相匹配，那么鋼箱梁的受力和位移將會實現同步。系統安裝的位移傳感器就是通過實現對頂推油缸位移的檢測，將數據反映給總機來實現這一精確控制。此外，每個臨時墩上設置的分控制器將各自的頂升、頂推裝置控制，壓力數據、采集的位移數據和出現故障時的報警等，通過信號傳輸輸送給主控制器，這樣主控制器就實現了對整個系統的集中控制，確保了指令的唯一性和可控性。

電器原理圖見圖4，頂推系統控制原理見圖5。

4.2 液壓原理

1)頂升液壓原理。工作壓力為700 bar電動泵站輸出高壓油驅動油缸，泵上的電磁換向閥控制油缸升降的方向；8個螺母鎖緊油缸分成左右側兩組，每組由一個電磁控制閥來控制。壓力傳感器和位移傳感器配置在每側4個油缸的進程油路上，檢測頂推系統受到的力和位移并將檢測到的數據傳到控制器進行運算比較，然后發出控制指令通過電磁控制閥來控制每個墩上的兩側油缸的頂升力和位移。并實時檢測支撐油缸的支反力大小，實現鋼箱梁頂推施工的精確控制。此數據一方面供頂推系統推力控制使用，另一方面與鋼箱梁單點單側最大允許支反力相比較，確保鋼箱梁受力在允許范圍內。

2)頂推液壓原理。在有支撐油缸的臨時墩，通過壓力和位移傳感器采集頂升系統變化的支反力，傳輸到控制系統。控制系統結合恒定的摩阻力會迅速算出所需頂推力的大小，然后發出指令調節頂推油缸的頂推力，實現精確控制。對于墊塊支撐處的臨時墩，控制恒定的頂推力。

4.3 效果驗證

頂推系統改進后，頂推過程中對后續8節～25節鋼箱梁安裝質量進行調查，調查結果為：共計抽查144個點，安裝精度達到96.5%，統計如表2所示。

表2 質量缺陷類型統計表(二)

5 結語

在整個頂推施工過程中，我們引進電磁控制技術，結合了仿真計算分析、施工過程中實時監測及誤差調整這三點，更是利用現代科技發展成果來服務我們的施工，結果是使控制精度增加，實現精確控制。施工過程中會出現各種各樣的問題，希望本文能為今后的類似施工提供參考和經驗。

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Onapplicationofelectromagneticcontroltechniqueinconstructionofincrementallaunchingofsteelboxgirder

WangAimei1LiQidong2

(1.ShandongVocationalCollege,Jinan250104,China; 2.JinanUrbanConstructionGroupCo.,Ltd,Jinan250000,China)

Taking Yihe Bridge along Nanjing road in Linyi as the construction experimental section, the paper introduces the construction scheme of the incremental launching of steel box girder, and points out the electromagnetic control technique can improve the construction accuracy and solve the problem with lower accuracy according to the problems in the incremental system.

bridge project, steel box girder, incremental construction, electromagnetic control

1009-6825(2016)34-0176-03

2016-09-26

王愛美(1986- )，女，助理講師； 李啟懂(1986- )，男，助理工程師

U445

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