刍议如何通过自动控制系统来控制挂篮悬浇施工中的误差

时间:2022-07-19 08:49:54

刍议如何通过自动控制系统来控制挂篮悬浇施工中的误差

摘 要: 伴随着我国近几年来各级政府对公共基础设施投资力度的不断加大,公路桥梁事业取得了飞速的发展。连续梁桥的施工工序和施工放法也取得了较大的改善。悬浇挂篮施工方法在桥梁工程施工中应用较多,但由于各种因素的影响,容易导致施工误差出现,影响桥梁工程质量。文章简要分析了悬浇挂篮施工误差的来源及分类,并探讨了其自动控制思想及过程。

关键词:挂篮悬浇;自动控制系统;误差

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

0 引 言

在PC梁桥施工中,挂篮悬浇有很多优点,挂篮的结构简单,成本比较低,不需要大型号吊装设备;不需要支架,施工期间对桥下交通影响较小;各个桥墩可同时施工,各作业面互不干扰,加快了施工速度;以节段为单位重复作业,施工人员掌握技术较快、工作效率更高,有利于施工控制和集中管理;施工受气温影响较小,有利于连续施工等。虽然挂篮悬浇施工有着较多优点,并且技术也越来越成熟,但由于施工过程中的各种因素影响,使得桥梁施工后的实际值与计算值难免存在偏差,即存在施工误差,这不仅影响了桥梁工程的施工质量,误差较大的甚至会威胁到桥梁的结构安全,所以必须采取措施控制挂篮悬浇施工误差。

一 挂篮悬浇施工的误差分析

1 施工的误差

挂篮悬浇施工的误差主要体现在张拉预应力钢束引起的主梁标高与设计的不一致,由浇筑混凝土过程中标高值与设计不一致,各种荷载作用导致的施工工序转换期间因徐变收缩等引起的主梁标高与设计计算值不一致。

2 施工误差的来源

1) 构件性质误差。

由于混凝土的各组成份、养护、养生条件改变,都可能引起构件性质在施工过程中改变,这类误差主要包括混凝土的弹性模量、混凝土容重、张拉预应力参数、徐变系数等产生变异而导致的误差。

2) 环境因素影响产生误差。

环境温度的变化,尤其是日照温差对主梁的结构内力、变形影响较大;周围介质湿度较低时,在加载早期容易导致较大误差,而当混凝土与周围介质湿度达到平衡时,便可忽略湿度的影响;此外,设计中按静态平均风荷载计算风荷载产生的变形、位移,这也会与实际情况存在误差。

3) 施工状态影响产生误差。

如测量仪器、测量方法、操作方法、操作环境等导致的测试误差;挂篮在荷载的作用下发生弹性和非弹性变形而引起的误差;恒载挠度、活载挠度、预应力挠度等引起的结构计算图示简化标高误差;施工荷载的变化、浇筑混凝土量偏离、浇筑冲击等产生的误差。

4)意外因素产生的误差。

如人为的误操作、测试、计算错误引起的误差、不正常的气候、桥墩受到撞击等其它因素影响产生的误差。

3 施工误差的分类

根据施工误差的特点,可将其分为可预控误差和非预控误差这两大类。(1)可预控误差。可预控误差又包括测试误差、挂篮变形误差、结构计算图示简化误差和施工荷载与浇筑偏离误差,前三个相对固定,测试误差在保持一定的测试精度条件下通常较小,施工荷载与浇筑偏差产生的误差一般也不会超过总量的5%。这类误差可预先掌握,并采取措施来减小或消除误差。(2)非预控误差。由于环境因素、设计参数变异及意外因素等导致的施工误差,它们变化复杂、范围较大,难于控制,需要在施工过程中进行动态的测试和调整来加以控制。

二 如何有效的控制挂篮悬浇施工中的误差

上面我们分析了挂篮悬浇施工的两种误差,可预控误差相对较小,也比较固定,容易掌控,下面笔者简要介绍如何利用计算机自动控制系统消除和控制悬浇挂篮施工的非预控误差。

1 自动控制系统的组成

1)载体挂篮。

挂篮结构主要组成部分是主桁承重系统和底篮模板系统,其设计应满足减轻挂篮自重、保证浇注质量、提高工作效率、有较好通用性、改善施工环境和条件等原则。挂篮重量越大,产生的挠度越大,从而引起的施工误差值也就越大。要对挂篮进行精确定位,保证截面尺寸及主梁形状,减小标高误差;自动控制系统发生指令,最终通过调整挂篮各部件来实现对标高误差的调整控制。

2)自动测量系统。

为了给施工误差的调整提供依据,还应通过测试来及时获得各阶段的结构内力和变形及误差,所以还应在相应位置设置自动测量系统。施工测试主要内容有变形(标高)测试、应力测试和温度测试。可在挂篮前端设位移传感器2只,用来测量挂篮挠度;前后吊杆设位移传感器4只,测量挂篮提升竖向位移;后锚调高系统设传感器2只,测量调整标高值;标高误差传感器4只,测量悬臂端标高的变化值,此外,自动测量系统还应包括计算机、继电器、放大器等元器件。施工测试是监测施工、改进设计、确保结构施工安全的重要手段,是成桥质量的主要影响因素之一。

3)伺服全液压系统。

标高误差是由计算机发出的指令来控制挂篮的全液压伺服系统调整的。伺服液压系统包括液压泵站系统、行走系统、锚固调高系统、吊挂系统、模板系统及液压泵站系统。通过这些系统来实现相应部位的移动和调整,以便控制其尺寸及标高。

4)计算机控制中心系统。

计算机自动控制系统在挂篮施工中具有很多优点,它可实现测试及误差控制过程的自动化,并能自动采集和处理数据,对测试过程进行自动控制,最后控制执行元件来实现控制目标;可提高控制精度,避免人为因素的影响,还能对系统误差进行自动修正;可快速地实现测试与处理,并可迅速准确地对误差进行调整;该系统还能进行自我诊断,当其工作不正常时,便可自动报警并停止操作。计算机控制系统通过对各种执行元件的运行位移测试、张拉预应力的测试、主梁的温度测试及挠度测试,形成电信号经放大,转换输入计算机通过比较、分析,由计算机输出控制指令,使元件执行误差控制动作。

2 误差自动控制的原理及方法

自动控制系统采用计算机控制的伺服全液压系统,不仅满足挂篮施工自动化工作的要求,同时能够保证标高误差实现自动调整控制。该系统通过测量主梁挠度、吊挂点及锚固调高点的位移,并与目标值比较,通过模拟信号给出的目标信号y与实际位置y1的差e,量化后通过A/D转换对其进行判断,读取液压油缸位置后通过D/A转换输入计算机,通过调试油缸的目标位置来达到控制误差的要求。挂篮分段悬浇施工过程中有若干施工工序,完成每一主要的施工步骤后,应将结构已改变的信息输入到计算机内进行集中处理,并对其进行跟踪分析,包括张拉力值的计算、温度修正计算、标高误差分析、参数识别及下一步施工预告计算工作,为控制下个工序的施工误差提供依据,让正常的施工作业具有消除有限误差的能力。在某一施工段利用模拟计算结果与测量结果进行系统误差分析,获得系统参数的精确估计值,再推出下一施工阶段的控制参数值,然后进入下一施工阶段,如此重复循环,逐步消除系统参数误差,使模拟分析与实际过程可趋于一致,最大限度地使桥梁分段悬浇挂篮施工达到设计要求,实现控制目标。

三 结语

综上所述,施工误差控制是PC梁桥悬浇挂篮施工中的重要一环,其控制的好坏直接关系到成桥的质量,所以在挂篮施工过程中一定重视施工误差控制工作,加强施工质量管理,改进施工方法,并引入先进的误差控制系统,努力提高桥梁的施工质量。

参考文献:

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注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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