第50期 PLC同步控制技术在桥隧工程中的应用

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第50期 PLC同步控制技术在桥隧工程中的应用

2019-8-26 18:02

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52监测网专家报告分享-第50期 PLC同步控制技术在桥隧工程中的应用彭勇平高级工程师

52监测网专家报告分享-第50期

PLC同步控制技术在桥隧工程中的应用

彭勇平上海天演建筑物移位工程有限公司 高级工程师

一、PLC同步控制技术介绍

二、桥隧工程中的应用

三、其他应用

内容简介

一、PLC同步控制技术介绍

PLC（ProgrammableLogicController）：可编程逻辑控制器同步控制：位移控制（位移传感器），力控制（压力传感器）

PLC同步控制技术在桥隧工程中的的应用：把电脑编程技术、液压技术、高精度量测技术综合应用在建（构）筑结构上，结合建（构）筑结构的特点，保证建（构）筑结构在空间位置同步运动或者精确加载。

1、顶升设备

核心：主动拖换+精确控制

第一代：人工手压操作，同步性差；效率低；结构受力差异性大，存在很大风险。

第二代：PLC液压控制，顶升工况同步性提高；支垫工况属被动托换形式且无法同步，被顶升结构差异沉降大，从而引起结构应力突变；间歇式顶升，间断控制，不仅效率低，且横向位移不可控，存在较大风险。

第三代：PLC液压控制，顶升工况同步性同2.0，支垫工况虽采用随动装置，但仍属被动托换形式且无法同步，被顶升结构差异沉降得到改善，但未能根本解决被顶升结构内部应力突变；间歇式顶升，间断控制，不仅效率低，且横向位移不可控，存在一定风险。

第四代：PLC液压控制，采用A、B两组交替同步顶升；支垫工况属主动托换形式且实现同步，被顶升结构差异沉降基本消除，彻底解决了被顶升结构内部应力突变的问题；实现了连续顶升，全过程控制。同时解决了下部支撑结构受力不均的问题。不仅效率高，且横向位移可控，极大的提升了顶升的安全性和可靠性。

大面积柔性建筑顶升系统

针对大面积柔性构件顶升的特点，开发了容积同步泵的交替顶升方式，组外位移控制，组内压力控制。

优点：稳定性高；设备用量少；控制操作简单；

控制原理：①以各顶升点不等的施力，确保结构物各点顶升位移相等②确定各油缸施力与荷载近似平衡，使结构内附加内力最小.

2、平移设备

核心：减小摩擦系数，平稳

移位设备——滚动、滑动、坦克车、移位施力系统、车载、SPMT

二、桥隧工程中的应用

应用领域：市政高架改造、铁路电气化改造、航道升级、高速公路改造、地铁托换

应用工艺：桥梁顶升、桥梁顶推、桥梁托换、病害处置、新建应用

1、桥梁顶升

顶升控制指标

顶升误差：2mm

横向偏位：5mm

纵向偏位：5mm

南浦大桥浦西W3匝道整体降坡工程（2017）

工程概况：匝道桥共八跨，其配跨为8×20m，宽度为9.55m。上部结构：八跨均为简支预应力板梁。下部结构：桥墩均为方桩、承台、立柱接盖梁。

设计要求：匝道北侧六跨拆除，南侧八跨整体调坡降落。整体最大降落高度为5.231米，降落面积为1528平方米。

施工工艺：交替式落梁技术，桥墩切割拆除技术。

2、桥梁顶推

泐马河桥V型墩底顶推合拢施工

泐马河主桥为（87.5m＋145m＋87.5m）V型墩预应力混凝土连续变高度刚构箱梁V型墩与0#块长39m,V型墩理论高度19.44m，开口宽度为36.234m，开口夹角为85.964°。斜腿截面为4.5m(横向宽)×1.6m(纵向厚)的矩形，斜腿交点处的墩底截面尺寸为4.5m×4.5m。

5000t铁路系杆拱桥梁横向平移工程

该线路在跨成洛路时采取一联1×64m系杆拱梁系的形式，一片梁重量约为5000T左右，无法采取预制吊装的方法，原位浇注又影响整个工期，为此采取在异位制梁，横移就位方案。

本工程移位方案：两系杆拱梁的工程范围一致，先平移8m，再落梁60cm。

大同拱桥整体平移工程

采用的施工工艺：原桥基础下部掏洞施作下滑梁结构，然后通过PLC液压同步顶推技术将桥梁整体实现平移。

杭州秋石路高架钢箱梁顶推工程

本工程为杭州秋石路高架艮秋立交段新建钢箱梁工程的顶推施工，钢箱梁在新建高架一端拼装，然后分段向另一端顶推合拢施工，顶推跨数为20跨，顶推最长距离约800米，顶推总重量约13000吨。

采用的施工工艺：利用三点受力均衡的滑脚结构，采用间断性连续顶推施工工艺。

3、桥梁托换

北京轨道交通机场线下穿13号线结构沉降顶升调整

北京市地铁十号线二期工程穿越新兴桥桩基托换工程

天津滨海新区中央大道新港四号路地道项目托换工程

南昌地铁2号线桩基础托换

4、病害处置

同济路高架双级单作用千斤顶升降系统

目前使用的简支板梁顶升更换支座方案采用PLC液压同步控制顶升系统，该系统通过位移传感器控制有限的几个控制点的顶升同步性。顶升布置如下图所示：

淮北东岗楼立交加固工程

淮北市东岗楼立交桥是市区的交通咽喉，立交桥为部分苜蓿叶加半定向匝道三层全互通立交。立交桥梁东西向全长800m，南北向全长680m，最大建筑高差为12.5m。桥梁总面积为16700m2。主线桥为预应力混凝土连续箱梁结构，共分四联跨径组成为：（5×22.5）+（25+34+25）+（2×25+30+3×25）+（4×25）=451.5m，最长联（第三联）长155m，主线桥主梁为单箱双室截面，梁高1.4m，最小高跨比为1/24，标准段顶板宽度16m。

5、新建应用

重庆梁垫高速跨线桥梁顶升及落梁工程

该工程人行天桥上跨G42沪蓉高速公路，上部结构为预应力混凝土系杆拱桥，主桥跨径35.0m，全桥长56m，设计荷载为汽车-10级。主拱圈为两个钢筋混凝土拱肋，拱肋为悬链线拱，桥面板为0.6m高钢筋混凝土主梁。桥面横向布置为0.45m（吊杆区）+0.5m（防撞护栏）+4.0m（车行道）+0.5m（防撞护栏）+0.45m（吊杆区）=5.9m。下部结构为轻型桥台，门形双柱式桥墩。

目前需新建一条公路穿过该人行天桥的边跨下侧，在此处新建钢筋混凝土箱涵结构，所以拟将整桥顶升后，由临时支撑撑住整桥，然后拆除边跨墩柱及桥台，在边跨下侧施工新建箱涵，然后再将整桥落梁到箱涵上，将箱涵作为永久的下部结构基础。

株洲东湖特大桥槽形梁预制顶升及落梁工程

东湖特大桥29#-30#墩跨沪昆槽形梁，梁长49.6m，梁重1200t。该梁跨越沪昆铁路线，在槽型梁现浇施工过程中需保证桥下火车通行的净空要求。由于现浇施工的梁底支架有一定的高度，所以需预先抬高槽型梁的底标高进行现浇施工，然后再利用预先设置的好的支撑及顶升设备

三、其他应用

董家渡天主堂托换工程

董家渡天主堂大堂，大堂正面为巴洛克式风格，大堂室内多采用文艺复兴时代的风格，平面呈长十字形，三廊型巴西利卡式。教堂为单层砖木结构建筑，建筑面积约1600m2，作教堂使用，平面总体呈矩形，南北向基本对称，双坡瓦屋顶。教堂主体为砖木结构，竖向砖墙和砖柱承重，屋面为木屋架坡屋面，基础为大放脚基础。教堂南北向长51.800m，东西向宽39.35m。