基于计算机实时控制液压同步提升技术的移动模架整体落架工法

基于计算机实时控制液压同步提升技术的移动模架整体落架工法工法内容材料浙江省交通工程建设集团有限公司二〇〇九年三月十九日目录1. 前言 (2)2. 工法特点 (2)3. 适用范围 (3)4. 工艺原理 (3)5. 施工工艺流程及操作要点 (4)5.1 工艺流程 (4)5.2 操作要点 (4)5.3 劳动力组织 (9)6. 材料与设备 (10)6.1 工程材料 (10)6.2 机具设备 (10)7. 质量控制 (10)7.1 质量要求 (10)7.2 质量控制措施 (10)8. 安全措施 (11)8.1 编制应急措施 (11)8.2 下放安全保障 (11)8.3 安全管理 (12)9. 环保措施 (12)10. 效益分析 (12)11. 应用实例 (13)基于计算机实时控制液压同步提升技术的移动模架整体落架工法浙江省交通工程建设集团有限公司上海同新机电控制技术有限公司范厚彬吴墀忠单光炎卞永明宋文杰1. 前言移动模架是一种技术先进的造桥设备，适用于跨越软基、河道、海域、高墩上的现浇预应力混凝土连续梁桥施工。

由于设备自重较大，完成箱梁施工后，往往又处在复杂地质区域的高墩区，如何安全、快速地将设备整体落架到拆卸平台上，这是技术难度高、风险大的施工操作，也是顺利完成移动模架箱梁施工的最后一道工序。

我公司联合上海同新机电控制技术有限公司共同研究开发了基于计算机实时控制液压同步提升的移动模架整体落架技术，并成功应用于杭州湾跨海大桥Ⅰ合同段和舟山大陆连岛工程金塘大桥Ⅴ合同段两个工程，取得了良好效益，总结编制成工法。

该工法核心关键技术经中国公路建设行业协会组织的专家组审核、评定，达到国内领先水平，批准为公路工程工法。

工法涉及到的一种液压提升油缸夹紧装置已申请国家实用新型专利，专利号：ZL02266080.1。

2. 工法特点2.0.1 技术先进。

本工法采用基于计算机实时液压同步提升技术，通过计算机实时控制系统实现液压油缸的多点同步控制，技术含量较高。

2.0.2 安全可靠。

该工法在正式落架时只需要少数观测和计算机操作人员，劳动强度低，现场文明情况好，有利于安全管理。

2.0.3 环保高效。

本工法不需要数台大型吊机和大型临时平台，免去大量周转材料和施工费用。

主要准备工作是安装液压设备和计算机控制系统，准备周期短，效率高。

2.0.4 施工成本低。

该工法可节约大量的人、机、料费用，除整体落架成套设备外，只需少量的周转材料即可进行施工。

3. 适用范围适用于移动模架整体落架施工。

4. 工艺原理移动模架整体落架前，先拆除腹板和翼板腹板，将设备的梁体与底模连成整体，保持工作状态。

提升系统通过4个吊点悬吊住移动模架，如图4-1。

每个吊点设2只提升油缸，置于已完成的箱梁上，预应力钢绞线穿过提升油缸和箱梁预留孔，与固定在移动模架主梁上的4个转换器锚接，形成4个对称的吊点。

系统通过提升油缸的液压循环，匀速将移动模架下放到拆卸平台上。

下放的操作关键是，控制系统要实现位置和载荷的同步控制，同时还要对提升油缸的组合实现动作同步控制。

液压同步控制设备是整体提升系统的主要设备，它由提升油缸、液压泵站和计算机实时控制系统三部分组成。

计算机实时控制系统包括主控计算机、分散在现场各处智能节点以及将它们连成一体的传输线路，它的主要功能是控制提升油缸的操作。

主控计算机通过智能节点采集现场信息、控制液压泵站，以间歇式作业方式自动实现对提升油缸的组合动作同步控制。

图4-1 移动模架整体落架吊点布置图4.0.1 载荷均衡控制由于提升吊点1、2和3、4相距较远，为保证结构安全，整体下放时，要求各点实际载荷与理论计算载荷基本符合。

因此，在每个提升吊点布置1个压力传感器，实时采集各个提升吊点载荷，掌握各个提升吊点载荷分配情况，从而根据理论载荷分配比例进行实时调整，保证下降过程中载荷分配正确性。

4.0.2 位置同步控制控制系统必须调整好移动模架空中姿态。

空中姿态可以通过“绝对”加“相对”的测量方法来确定。

在距离测量系统中，使用激光测距仪进行长距离的测量，以获取“大”的绝对位移，而使用实时性能较好的行程传感器来获取“小”的相对位移。

4.0.3 下放系统提升油缸的动作同步控制整体下放时，控制系统必须有效地、有序地控制提升油缸动作。

主控计算机通过实时控制系统收集各个吊点提升油缸的状态信息（锚具和主油缸），根据控制逻辑顺序控制电磁换向阀，从而控制提升油缸的锚具和主油缸动作。

5. 施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程工法工艺流程见图5.1-1。

图5.1-1 工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 技术准备技术准备阶段最主要工作是编制方案、进行相关安全性计算、确定相关临时设施、辅助设备材料和组织技术交底培训等。

相关材料设备进场后，及时进行材料试验检测和设备安全性检查。

5.2.2 搭设拆卸平台移动模架拆卸平台包括两部分：一是移动模架整体落架到位后的支撑塔架，塔架安装在承台顶面，在墩身的左右两侧对称布置，并用对拉螺杆对拉；二是设备拆卸平台，利用桩基、下部结构施工平台，进行加固和维护保养。

5.2.3 安装液压系统液压系统包括提升油缸、液压泵站以及相关辅助支撑材料和临时设施。

每个吊点设两台200t 提升油缸，4个吊点共8只提升油缸，每个液压泵站连接2个吊点的4个提升油缸，共2台液压泵站。

提升油缸安装在加工好的型钢支架上。

安装完成的液压系统如图5.2.3-1。

为便于安装和移动模架整体下放操作，在液压系统安装前，先拆除移动模架的腹板和翼板模板，以降低结构自重，方便系统安装。

图5.2.3-1 安装完成的液压系统5.2.4 安装实时控制系统将压力传感器、智能传感器、油缸锚具传感器等安装在各液压泵站和提升油缸相应位置上，并通过导线与主控计算机连接，形成计算机实时控制系统，以收集各智能节点的数据信息并传输泵站和提升油缸操作的控制指令。

各类传感器见图5.2.4-1～5.2.4-4。

图5.2.4-1 主控计算机图5.2.4-2 行程传感器（测量行程）图5.2.4-3 长距离传感器（精度：0.25mm）图5.2.4-4 油压传感器（精度：0.5％）5.2.5 安装吊点移动模架整体落架，两根主梁各对称设2个吊点，共设4个吊点，吊绳采用钢铰线。

每只提升油缸各夹19根钢绞线，其长度通过计算确定，要有富余量。

上吊点是提升油缸内的锚具夹片，下吊点是安装在移动模架主梁上的转换器。

转换器下端通过精轧螺纹钢吊杆吊住移动模架主梁，并锚固在主梁上，上端通过P锚夹紧从提升油缸中穿下来的钢铰线，将移动模架和提升油缸连接起来，实现荷载传递。

转换器是移动模架整体落架重要的受力部件，其设计和加工必需经过严格的计算和检查。

吊点荷载分布见表5.2.5-1，转换器实景如图5.2.5-1。

表5.2.5-1 移动模架下放吊点载荷分布表吊点 1 2 3 4 吊点载荷计算值（t）230 230 190 190油缸额定载荷（t）200＋200 200＋200 200＋200 200＋200钢绞线数量（根）19＋19 19＋19 19＋19 19＋19钢绞线安全系数 4.30 4.30 5.20 5.20油缸储备系数 1.74 1.74 2.11 2.11[注]：钢绞线安全系数=26t/钢绞线每根最大受力图5.2.5-1 转换器实景系统安装完成后，移动模架整体落架前的实景如图5.2.5-2。

图5.2.5-2 移动模架吊点安装完成，整体落架前实景图5.2.6 单点手动调试在提升油缸、液压泵站等设备安装完毕后，即可进行泵站和提升油缸的单点手动调试。

单点手动调试是对吊点逐个进行人工调试，包含以下操作：1、给液压泵站供电，检查正反转；2、启动液压泵站，检查锚具压力和系统压力；3、手动控制提升油缸的空缸伸缩缸动作；4、检查截止阀动作是否正常；5、检查液压泵站和提升油缸的泄漏等是否正常；6、调试比例阀控制伸缩缸速度；7、调定安全阀等的压力设定；8、检查压力表读数是否正常；9、完成其它相关调试工作。

5.2.7 单点加载试验单点手动调试合格后，对吊点逐个进行单点加载试验，需要测量人员配合，包含以下操作：1、按理论计算荷载的20％、40％、60％、80％、100％、115％进行加载试验；2、加载的时间和间隔期按照方案要求进行；3、加载试验完成后，对该点进行卸载。

5.2.8 系统联合调试在各点手动调试和加载试验完成后后，通过计算机手动控制进行系统联合调试，包含以下操作：1、通过计算机手动控制各点锚具油缸动作，检查锚具传感器是否正常；2、通过计算机手动控制各点伸缸、缩缸动作，检查油缸行程传感器是否正常；3、检查截止阀工作是否正常；4、检查压力传感器是否正常；5、检查比例阀输出设定是否正常；6、检查控制系统工作是否正常。

5.2.9 试提升在系统联调和其它结构检查结束并且正常的情况下，进行试提升，包含以下操作：1、检查各种备件、通讯工具是否完备；2、检查设备和传感器等是否正常；3、按照理论荷载的20％、40％、60％、80％、100％对各点进行逐级加载；4、检查结构的脱架情况；5、在确定结构完全脱架的情况下，将结构提升20cm左右；6、在试提升过程中和试提升完成后，需对结构等进行观察。

5.2.10 正式下放经过试提升观察，结构和吊点无任何异常后，进入正式整体落架阶段。

1、检查各种备件、通讯工具是否完备；2、检查设备和传感器等是否正常；3、提升移动模架，使设备置于悬吊状态，将移动模架的托架从墩身预留孔中拔出，解除托架对拉螺杆，解除移动模架整体落架的一切约束；4、进入计算机自动控制程序，进行正式下放；5、在正式下放过程中，记录各点压力和高度；6、各点进行设备监控，如有异常，应及时反映情况或紧急停机；7、对压力、高差等数据进行比较，若有数据偏差，应认真分析；8、根据分析的结果，决策下一步操作。

5.2.11 设备到达平台在计算机自动控制程序的控制下，液压系统采用间歇式的作业方式，以4m/h的速度匀速下降。

在降到吊机和人工可操作的高度时，先拆除移动模架托架的下半部分，保留上节导轨，然后匀速降到支撑塔架上，即可进行设备的拆卸。

拆卸时先拆除底模及横梁系统，两根独立的主梁分别在各自的支撑塔架上边纵向移动边分段拆除。

移动模架整体落架至平台如图5.2.11-1。

图5.2.11-1 移动模架整体落架至平台5.3 劳动力组织移动模架整体落架劳动力组织见表5.3-1。

表5.3-1 劳动力组织序号工种人数职责1 技术负责 1 移动模架拆卸方案确定、计算和技术指导。

2 现场指挥 1 现场指挥协调。

3 机械工程师 1 移动模架本身的检查、操作协调。

4 安全员 3 现场安全检查、旁站，配合现场观测。

5 系统操作7 液压系统、实时控制系统的安装、调试以及计算机操控。