一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置及控制方法

1.本发明涉及一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置及控制方法，属于桥梁施工技术领域。


背景技术：

2.导梁8是采用顶推法架梁时装设于主梁7前(后)端的临时辅助结构，通常是采用拆装式杆件、桁架纵梁或旧钢梁的杆件等加拼的一段小梁，通过导梁迎墩9对导梁8的支撑作用，可有效保证箱梁在移动时的纵向抗倾覆稳定性，以及减少梁的悬伸长度从而降低安装应力，其高度低于主梁7，其长度通常约为0.6-0.8倍的单孔跨径。在主梁7顶推施工过程中，通常在各导梁迎墩9顶部安装临时支架11用以对主梁7和导梁8起到轴向承重的作用，临时支架11顶部安装支架横梁12用以提高临时支架11稳定性，同时起到分散导梁8重力的作用，并在支架横梁12上安装步履式千斤顶10用于间歇性顶推主梁7和导梁8前进；但是，由于导梁8自重较大，使得导梁8在顶推过程中导梁8悬臂端的下挠变形较大，导致导梁8结构稳定性较差，存在引导顶推导梁8过墩较为困难的情况，严重降低了施工效率。
3.现有技术中，通常采用连接处主梁7底板局部补强的方式，即：在导梁8与箱梁的结合处采用局部补强构件辅助加强局部应力，从而实现对导梁8悬臂端下挠变形的控制，如公开号为cn215366758u的中国专利公开的一种钢箱梁顶推导梁与钢箱梁根部连接结构，通过将第一焊接腹板和第二焊接腹板与钢箱梁连接端的纵隔板对接焊接并外贴焊接补强板，将下翼板抵在钢箱梁下底板下表面，并通过转盘拧紧丝杆使矩形上翼板夹紧钢箱梁上表面，从而实现箱式连接机构与钢箱梁端部的牢固连接，可有效防止箱式连接机构与钢箱梁的连接处发生断裂，可有效控制导梁8悬臂端的下挠变形。但是，这样的方式在桥梁的单孔跨径较长时，局部补强构件难以支撑导梁8悬臂端的下挠应力，支撑稳定性较差，且安装施工困难。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中存在的问题，本发明提出了一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置及控制方法，通过在主梁上安装卷扬机，在导梁悬臂端安装锚固装置，通过张拉钢束连接卷扬机和锚固装置实现对导梁悬臂端的张拉，并通过安装激光发射器和激光接收器对导梁悬臂端的高度位置进行实时监测，从而可实现根据导梁悬臂端的实时高度位置，通过实时控制卷扬机收放张拉钢束对导梁悬臂端的下挠变形量进行控制和调整，控制方便，控制精度高，避免了现有技术中采用局部补强构件难以支撑导梁悬臂端的下挠应力、支撑稳定性较差的问题，有效解决了主梁顶推过程中因导梁悬臂端下挠变形较大而难以通过导梁迎墩的问题，安装施工便捷，使用方便，可有效提高主梁顶推施工效率。
5.为解决上述问题，本发明通过如下技术方案实现：一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，包括卷扬机、锚固装置、导向块、张拉钢束、激光发射器、激光接收器，所述卷扬机固定安装在主梁的顶板预埋钢筋或钢板上，锚固
装置固定安装在导梁悬臂端前端底部的左右两侧，且导梁的左右两侧对称安装有导向块，导向块为内部中空的柱体结构，所述张拉钢束一端与锚固装置相固定，另一端穿过导向块与卷扬机相连接，所述激光发射器安装在导梁悬臂端前端的最下侧，且激光发射器发射出的激光平面始终平行于导梁的悬臂端下侧面，激光接收器安装在位于各导梁迎墩顶部的支架横梁上端面向激光发射器的一侧面上，且激光接收器的激光接收面最高点为步履式千斤顶顶面高度位置，所述卷扬机、激光发射器、激光接收器与控制器电性连接，控制器与遥控器通信连接。
6.优选的，所述导向块还可分别对称安装在导梁左右两端的左右两侧，且靠近锚固装置一端的两导向块呈向下倾斜安装。
7.一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制方法，采用上述的顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，所述顶推导梁悬臂端下挠变形控制方法至少包括如下步骤：s1：将卷扬机、锚固装置、导向块、张拉钢束、激光发射器、激光接收器安装到指定位置，并确保卷扬机、激光发射器、激光接收器与控制器、遥控器通信连接；s2：检查步骤s1中各元件的安装是否准确以及运行状态是否正常；s3：若步骤s2中存在安装错误或运行异常的元件，则重新检修各元件的安装及运行状态，并重新执行步骤s；s4：若步骤s2中各元件安装准确、运行状态正常，则启动步履式千斤顶开始主梁顶推作业；s5：激光发射器发射出激光平面，激光接收器接收激光信号并记录步履式千斤顶的顶面高度位置和激光信号的光点高度位置，步履式千斤顶的顶面位置即导梁悬臂端前端刚好能通过导梁迎墩的最低高度位置，激光信号的光点位置即导梁以当前状态被顶推至导梁迎墩上方时导梁悬臂端前端下侧面的高度位置；s6：激光接收器将步骤s5中记录的位置信号发送至控制器，控制器对两位置信号进行实时分析计算得到步履式千斤顶的顶面高度位置与激光信号的光点高度位置的高度差h，以高度差h反映导梁悬臂端下挠变形状况，当高度差h≥0时，导梁悬臂端下挠变形程度过大，导梁悬臂端无法通过导梁迎墩，当激光接收器检测不到激光信号时，导梁悬臂端下挠变形程度较小，导梁悬臂端可通过导梁迎墩。
8.s7：控制器将步骤s6中计算的步履式千斤顶的顶面高度位置与激光信号的光点高度位置的高度差h实时发送至遥控器并通过遥控器显示屏显示，操作员根据高度差h的数值通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机的正反转动作，当激光接收器检测不到激光信号时，控制卷扬机回松张拉钢束下放导梁的悬臂端，当高度差h≥0时，控制卷扬机持续收紧张拉钢束对导梁的悬臂端进行抬升，直至激光接收器刚好检测不到激光信号，进而实时控制导梁悬臂端处于刚好能通过步履式千斤顶顶面位置的高度位置处。
9.s8：激光接收器检测到步履式千斤顶顶推导梁悬臂端通过最近的一个导梁迎墩后，操作员通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机回松张拉钢束下放导梁的悬臂端，当导梁悬臂端处于自然放松状态搭靠在导梁迎墩墩顶时，控制卷扬机停机取消张拉动作，使导梁悬臂端被继续顶推直至主梁顶推到位。
10.s9：进行下一段主梁顶推时，重复执行步骤s4至步骤s8，直至主梁顶推作业结束。
11.本发明的有益效果为：本发明通过在主梁上安装卷扬机，在导梁悬臂端安装锚固装置，通过张拉钢束连接卷扬机和锚固装置实现对导梁悬臂端的张拉，并通过安装激光发射器和激光接收器对导梁悬臂端的高度位置进行实时监测，从而可实现根据导梁悬臂端的实时高度位置，通过实时控制卷扬机收放张拉钢束对导梁悬臂端的下挠变形量进行控制和调整，控制方便，控制精度高，避免了现有技术中采用局部补强构件难以支撑导梁悬臂端的下挠应力、支撑稳定性较差的问题，有效解决了主梁顶推过程中因导梁悬臂端下挠变形较大而难以通过导梁迎墩的问题，安装施工便捷，使用方便，可有效提高主梁顶推施工效率。
附图说明
12.图1为本发明的控制装置的结构及安装位置示意图；图2为本发明的控制装置的导向块结构示意图；图3为本发明的控制装置的控制原理图；图4为本发明的控制方法的控制流程图。
13.附图标记说明：1-卷扬机，2-锚固装置，3-导向块，4-张拉钢束，5-激光发射器，6-激光接收器，7-主梁，8-导梁，9-导梁迎墩，10-步履式千斤顶，11-临时支架，12-支架横梁。
具体实施方式
14.为了使本发明的目的、技术方案、达成目的与效果明显易懂，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以便技术人员理解。
15.需要说明的是，在本发明的描述中，若无明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“相连接”等应做广义理解，即可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。
16.在本发明中，如图1-2所示，一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，包括卷扬机1、锚固装置2、导向块3、张拉钢束4、激光发射器5、激光接收器6，所述卷扬机1固定安装在主梁7的顶板预埋钢筋或钢板上，锚固装置2固定安装在导梁8悬臂端前端底部的左右两侧，且导梁8的左右两侧对称安装有导向块3，导向块3为内部中空的柱体结构，所述张拉钢束4一端与锚固装置2相固定，另一端穿过导向块3与卷扬机1相连接，以便于由卷扬机1通过张拉钢束4张拉导梁8的悬臂端对导梁8的悬臂端施加向上抬升的力，从而可通过卷扬机1收放张拉钢束4对导梁8悬臂端的下挠变形量进行精确控制和调整，进而实现导梁8悬臂端的顺利过墩；通过卷扬机1张拉导梁8悬臂端的方式控制导梁8悬臂端的下挠变形量，避免了现有技术中采用局部补强构件难以支撑导梁8悬臂端的下挠应力、支撑稳定性较差的问题，有效解决了主梁7顶推过程中因导梁8悬臂端下挠变形较大而难以通过导梁迎墩9的问题，安装施工便捷，使用方便，可有效提高主梁7顶推施工效率；通过在导梁8上固定安装导向块3，可通过导向块3对张拉钢束4形成支撑和导向的作用，有效提高了张拉过程中张拉钢束4的稳定性，从而可有效保证导梁8在张拉过程中的稳定性和抗倾覆性；通过在导梁8悬臂端底部的左右两侧均安装锚固装置2，可有效提高张拉钢束4张拉导梁8悬臂端的平衡性，提高导梁8的稳定性。
17.本实施例中，所述激光发射器5安装在导梁8悬臂端前端的最下侧，且激光发射器5
发射出的激光平面始终平行于导梁8的悬臂端下侧面，激光接收器6安装在位于各导梁迎墩9顶部的支架横梁12上端面向激光发射器5的一侧面上，且激光接收器6的激光接收面最高点为步履式千斤顶10顶面高度位置，所述卷扬机1、激光发射器5、激光接收器6与控制器电性连接，控制器与遥控器通信连接。通过激光接收器6接收激光发射器5发射出的激光平面，使得激光接收器6接收激光信号并记录步履式千斤顶10的顶面位置和激光信号的光点位置，其中，步履式千斤顶10的顶面位置即导梁8悬臂端前端刚好能通过导梁迎墩9的最低高度位置，激光信号的光点位置即导梁8以当前状态被顶推至导梁迎墩9上方时导梁8悬臂端前端下侧面的高度位置，从而可由激光接收器6将步履式千斤顶10的顶面位置和激光信号的光点位置信号实时发送至控制器，控制器对两位置信号进行实时分析计算得到步履式千斤顶10的顶面位置与激光信号的光点位置的高度差h，可实现对导梁8悬臂端高度位置的实时监测，以高度差h实时反映导梁8悬臂端下挠变形状况，控制器将高度差h实时发送至遥控器并通过遥控器显示屏显示，进而便于操作员根据高度差h的数值通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机1的正反转动作，从而控制卷扬机1收放张拉钢束4对导梁8悬臂端的抬升高度进行实时控制和调整，即对导梁8悬臂端的下挠变形量进行控制和调整，控制方便，控制精度高，适用于桥梁单孔跨径较长时的导梁8悬臂端下挠变形量控制；通过操作员操控遥控器控制导梁8悬臂端下挠变形的方式，控制灵活可靠。
18.具体的，当高度差h＞0时，说明步履式千斤顶10的顶面位置高于导梁8悬臂端前端下侧面的高度位置，当高度差h＝0时，说明步履式千斤顶10的顶面位置与导梁8悬臂端前端下侧面的高度位置齐平，此时导梁8悬臂端下挠变形程度过大，导梁8悬臂端无法通过导梁迎墩9墩顶，需要操作人员控制卷扬机1继续收紧张拉钢束4对导梁8悬臂端进行抬升；当高度差h逐渐减小直至激光接收器6检测不到激光信号后（即激光接收器6检测失效后），说明步履式千斤顶10的顶面位置低于导梁8悬臂端前端下侧面的高度位置，此时导梁8悬臂端下挠变形程度较小，导梁8悬臂端可顺利通过导梁迎墩9，在激光接收器6刚好检测不到激光信号后即可控制卷扬机1停止抬升导梁8悬臂端，以便于避免导梁8悬臂端抬升过高，使导梁8悬臂端处于刚好能通过导梁迎墩9的高度位置处即可。
19.具体的，当激光接收器6检测到步履式千斤顶10顶推导梁8悬臂端通过最近的一个导梁迎墩9后，激光接收器6发送位置信号至控制器，控制器将位置信号发送至遥控器，操作员再通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机1回松张拉钢束4下放导梁8的悬臂端，当导梁8悬臂端处于自然放松状态搭靠在导梁迎墩9墩顶时，控制卷扬机1停机取消张拉动作，使导梁8悬臂端被继续顶推直至主梁7顶推到位即可。
20.在一个实施例中，所述的导向块3还可分别对称安装在导梁8左右两端的左右两侧，且靠近锚固装置2一端的两导向块3呈向下倾斜安装，具体的，导梁8左右两端的导向块3采用焊接的方式固定安装在导梁8的1/3和2/3长度位置处的左右两侧，以便于通过两导向块3进一步提高张拉钢束4的稳定性，从而可进一步提高导梁8在张拉过程中的稳定性和抗倾覆性。
21.在本发明中，如图1-4所示，一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制方法，采用上述的顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，所述顶推导梁悬臂端下挠变形控制方法至少包括如下步骤：s1：将卷扬机1、锚固装置2、导向块3、张拉钢束4、激光发射器5、激光接收器6安装
到指定位置，并确保卷扬机1、激光发射器5、激光接收器6与控制器、遥控器通信连接；s2：检查步骤s1中各元件的安装是否准确以及运行状态是否正常；s3：若步骤s2中存在安装错误或运行异常的元件，则重新检修各元件的安装及运行状态，并重新执行步骤s2；s4：若步骤s2中各元件安装准确、运行状态正常，则启动步履式千斤顶10开始主梁7顶推作业；s5：激光发射器5发射出激光平面，激光接收器6接收激光信号并记录步履式千斤顶10的顶面高度位置和激光信号的光点高度位置，步履式千斤顶10的顶面位置即导梁8悬臂端前端刚好能通过导梁迎墩9的高度位置，激光信号的光点位置即导梁8以当前状态被顶推至导梁迎墩9上方时导梁8悬臂端前端下侧面的高度位置；s6：激光接收器6将步骤s5中记录的位置信号发送至控制器，控制器对两位置信号进行实时分析计算得到步履式千斤顶10的顶面高度位置与激光信号的光点高度位置的高度差h，以高度差h反映导梁8悬臂端下挠变形状况，当高度差h≥0时，导梁8悬臂端下挠变形程度过大，导梁8悬臂端无法通过导梁迎墩9，当激光接收器6检测不到激光信号时，导梁8悬臂端下挠变形程度较小，导梁8悬臂端可通过导梁迎墩9。
22.s7：控制器将步骤s6中计算的步履式千斤顶10的顶面高度位置与激光信号的光点高度位置的高度差h实时发送至遥控器并通过遥控器显示屏显示，操作员根据高度差h的数值通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机1的正反转动作，当激光接收器6检测不到激光信号时，控制卷扬机1回松张拉钢束4下放导梁8的悬臂端，当高度差h≥0时，控制卷扬机1持续收紧张拉钢束4对导梁8的悬臂端进行抬升，直至激光接收器6刚好检测不到激光信号，进而实时控制导梁8悬臂端处于刚好能通过步履式千斤顶10顶面位置的高度位置处。
23.s8：激光接收器6检测到步履式千斤顶10顶推导梁8悬臂端通过最近的一个导梁迎墩9后，操作员通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机1回松张拉钢束4下放导梁8的悬臂端，当导梁8悬臂端处于自然放松状态搭靠在导梁迎墩9墩顶时，控制卷扬机1停机取消张拉动作，使导梁8悬臂端被继续顶推直至主梁7顶推到位。
24.s9：进行下一段主梁7顶推时，重复执行步骤s4至步骤s8，直至主梁7顶推作业结束。
25.本发明通过在主梁上安装卷扬机，在导梁悬臂端安装锚固装置，通过张拉钢束连接卷扬机和锚固装置实现对导梁悬臂端的张拉，并通过安装激光发射器和激光接收器对导梁悬臂端的高度位置进行实时监测，从而可实现根据导梁悬臂端的实时高度位置，通过实时控制卷扬机收放张拉钢束对导梁悬臂端的下挠变形量进行控制和调整，控制方便，控制精度高，避免了现有技术中采用局部补强构件难以支撑导梁悬臂端的下挠应力、支撑稳定性较差的问题，有效解决了主梁顶推过程中因导梁悬臂端下挠变形较大而难以通过导梁迎墩的问题，安装施工便捷，使用方便，可有效提高主梁顶推施工效率。
26.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，其特征在于：所述顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置包括卷扬机（1）、锚固装置（2）、导向块（3）、张拉钢束（4）、激光发射器（5）、激光接收器（6），所述卷扬机（1）固定安装在主梁（7）的顶板预埋钢筋或钢板上，锚固装置（2）固定安装在导梁（8）悬臂端前端底部的左右两侧，且导梁（8）的左右两侧对称安装有导向块（3），导向块（3）为内部中空的柱体结构，所述张拉钢束（4）一端与锚固装置（2）相固定，另一端穿过导向块（3）与卷扬机（1）相连接，所述激光发射器（5）安装在导梁（8）悬臂端前端的最下侧，且激光发射器（5）发射出的激光平面始终平行于导梁（8）的悬臂端下侧面，激光接收器（6）安装在位于各导梁迎墩（9）顶部的支架横梁（12）上端面向激光发射器（5）的一侧面上，且激光接收器（6）的激光接收面最高点为步履式千斤顶（10）顶面高度位置，所述卷扬机（1）、激光发射器（5）、激光接收器（6）与控制器电性连接，控制器与遥控器通信连接。2.根据权利要求1所述的一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，其特征在于：所述导向块（3）还可分别对称安装在导梁（8）左右两端的左右两侧，且靠近锚固装置（2）一端的两导向块（3）呈向下倾斜安装。3.一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制方法，其特征在于：采用上述权利要求任一项所述的顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置，所述顶推导梁悬臂端下挠变形控制方法至少包括如下步骤：s1：将卷扬机（1）、锚固装置（2）、导向块（3）、张拉钢束（4）、激光发射器（5）、激光接收器（6）安装到指定位置，并确保卷扬机（1）、激光发射器（5）、激光接收器（6）与控制器、遥控器通信连接；s2：检查步骤s1中各元件的安装是否准确以及运行状态是否正常；s3：若步骤s2中存在安装错误或运行异常的元件，则重新检修各元件的安装及运行状态，并重新执行步骤s2；s4：若步骤s2中各元件安装准确、运行状态正常，则启动步履式千斤顶（10）开始主梁（7）顶推作业；s5：激光发射器（5）发射出激光平面，激光接收器（6）接收激光信号并记录步履式千斤顶（10）的顶面高度位置和激光信号的光点高度位置，步履式千斤顶（10）的顶面位置即导梁（8）悬臂端前端刚好能通过导梁迎墩（9）的最低高度位置，激光信号的光点位置即导梁（8）以当前状态被顶推至导梁迎墩（9）上方时导梁（8）悬臂端前端下侧面的高度位置；s6：激光接收器（6）将步骤s5中记录的位置信号发送至控制器，控制器对两位置信号进行实时分析计算得到步履式千斤顶（10）的顶面高度位置与激光信号的光点高度位置的高度差h，以高度差h反映导梁（8）悬臂端下挠变形状况，当高度差h≥0时，导梁（8）悬臂端下挠变形程度过大，导梁（8）悬臂端无法通过导梁迎墩（9），当激光接收器（6）检测不到激光信号时，导梁（8）悬臂端下挠变形程度较小，导梁（8）悬臂端可通过导梁迎墩（9）。4.s7：控制器将步骤s6中计算的步履式千斤顶（10）的顶面高度位置与激光信号的光点高度位置的高度差h实时发送至遥控器并通过遥控器显示屏显示，操作员根据高度差h的数值通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机（1）的正反转动作，当激光接收器（6）检测不到激光信号时，控制卷扬机（1）回松张拉钢束（4）下放导梁（8）的悬臂端，当高度差h≥0时，控制卷扬机（1）持续收紧张拉钢束（4）对导梁（8）的悬臂端进行抬升，直至激光接收器（6）刚好检测不到激光信号，进而实时控制导梁（8）悬臂端处于刚好能通过
步履式千斤顶（10）顶面位置的高度位置处。5.s8：激光接收器（6）检测到步履式千斤顶（10）顶推导梁（8）悬臂端通过最近的一个导梁迎墩（9）后，操作员通过遥控器将控制信号发送至控制器，控制器发出指令控制卷扬机（1）回松张拉钢束（4）下放导梁（8）的悬臂端，当导梁（8）悬臂端处于自然放松状态搭靠在导梁迎墩（9）墩顶时，控制卷扬机（1）停机取消张拉动作，使导梁（8）悬臂端被继续顶推直至主梁（7）顶推到位。6.s9：进行下一段主梁（7）顶推时，重复执行步骤s4至步骤s8，直至主梁（7）顶推作业结束。

技术总结
本发明涉及一种顶推导梁悬臂端下挠变形控制装置及控制方法，属于桥梁施工技术领域；包括卷扬机、锚固装置、导向块、张拉钢束、激光发射器、激光接收器；本发明通过张拉钢束连接卷扬机和锚固装置实现对导梁悬臂端的张拉，并通过安装激光发射器和激光接收器对导梁悬臂端的高度位置进行实时监测，从而可实现根据导梁悬臂端的实时高度位置，实时控制卷扬机收放张拉钢束对导梁悬臂端的下挠变形量进行控制和调整，控制方便，控制精度高，避免了现有技术中采用局部补强构件难以支撑导梁悬臂端的下挠应力、支撑稳定性较差的问题，有效解决了主梁顶推过程中因导梁悬臂端下挠变形较大而难以通过导梁迎墩的问题，可有效提高主梁顶推施工效率。工效率。工效率。


技术研发人员：凌振国 何玉琼 季自刚 代国发 王东营 陈恢忠 杨海贵 吕开乾
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/9/9