桥梁大位移伸缩装置维护中液压加载系统的应用探讨

桥梁大位移伸缩装置维护中液压加载系统的应用探讨

肖英军

 中裕铁信交通科技股份有限公司  河北省衡水市市053000

摘要：现阶段，道路桥梁工程发展越来越好，大量交通运输的需求对大型桥梁工程提出了更高的要求，福州市某高速大桥作为沟通市内市外的重要交通要道，以伸缩缝装置维护为依托，采用液压加载系统作为维护和保养桥梁伸缩缝装置的主要修复系统，能为类似工程的保养维护提供参考。

关键词：桥梁大位移；伸缩缝装置；液压加载系统；应用

1 工程概况

福州市某高速大桥是福州市区快速路网的重要组成部分，全桥长度约2000km，主要为东西走向，主桥结构采用两种材料融合的结构形式，钢箱梁与砼梁质量高且受外界环境影响较小，这两种结构形式构建的桥梁结构性较高，引桥部分采用砼空心箱梁。全桥不同位置设置了不同型号的伸缩缝装置，其中，SD-320型伸缩缝装置共设置3道，SD-240型伸缩缝装置共设置2道，SD-160型伸缩缝装置共设置7道，其余位置均设置为SD-80型的伸缩缝装置。2020年冬，受暴风雪等天气的影响，桥面积雪过多，在桥面积雪清理过程中受铲具作用力影响，导致桥面伸缩缝出现不同程度是玩去，有的呈“S”状，有的呈“C”状，整体破坏程度如图1所示。

图1 伸缩装置破损情况

2 伸缩装置基本结构情况

福州市某高速大桥已经安装了万宝系列模数式桥梁伸缩缝，在南方高速桥梁系统中，该结构形式应用较多，主要由异型钢边梁、中梁及位移控制系统等构成，其中，边梁和中梁使用质量强度大的耐候钢，该结构形式引起简单易操作、结构质量性能好等优势广泛应用于大型桥梁伸缩缝系统，其主要结构形式如图2所示。

图2 福州市某高速大桥已安装的万宝系列模数式桥梁伸缩缝构造图

模数式桥梁伸缩缝虽然有较多优势，但也存在一些弊端，该结构对型钢平直度要求较高，钢筋等材料一旦出现弯曲，很快就会影响整体结构，使整体结构均出现弯曲等问题，维修时需要封闭全桥通车，对社会交通产生较大影响，因此，福州市某大型桥梁伸缩缝维护与保养势在必行。

依据福州市某大型桥梁伸缩缝整体状态，首先了解到该桥梁伸缩缝支撑横梁承受的垂直荷载和冲击振动压力较大，使伸缩缝长期处于不利环境状态下极易出现变形等问题，造成整体桥梁结构的崩坏，影响大桥的正常通车。其次，中间梁位置与支撑横梁所遭受的冲击相同，虽然中间梁所受荷载与冲击弱于支撑横梁，由于该部位有与位移控制箱的连接处，该处承载力较弱，容易被巨大荷载冲断，维护过程中，一旦位移控制箱受超荷载作用力产生变形，极易导致中间梁受力状态发生变化，从而导致中间梁出现晃动不稳的现象，加速桥梁整体结构的损伤。因此，该桥梁伸缩缝修复过程中应注意以下几点：

（1）修复施工过程的作用力尽量避免直接作用到支撑衡量位置，可以通过施加反作用力等方式减小对支撑横梁的压力。

（2）重量修复过程中，注意尽量避免将荷载作用力施加到位移控制箱上，避免在中梁与位移控制箱的结合部位施加压力，防止中梁与位移控制箱结合部位出现断裂。

3 伸缩装置维护中液压加载系的应用

3.1 维护方案

福州市某大型桥梁伸缩缝装置的维护共分为常规维护和非常规维护两种形式，常规维护一般包括橡胶条更换及混凝土与桥梁边缘结合缝的开裂修补等基础性工作；非常规维护是指整个伸缩缝系统内部零件及系统的拆卸更换等维护，含控制箱内零部件的更换，各支撑梁的变形修复等，这类修复难度较大，维护施工周期较长，尤其在中梁的校正阶段，须严格按照中梁校正步骤，先采用液压虎钳进行基本对位校正，在使用液压作用器微微调整，确保中梁精准度。

3.2 维护施工过程

液压系统是由各部件共同构成的，主要由两个60t的液压千斤顶和油泵构成，整个液压系统中，液压虎钳总厂3m，呼气按内部两侧可以悬挂游动使推油缸，主要作用是校正、调直。螺母主要起到紧固的作用，保证在矫正过程中各道伸缩缝量不会出现移位。夹紧手柄、夹紧盘等主要作用是防止反向作用力的影响，严格控制液压系统各部位受力，使之在巨大的压力作用下仍能稳定调节，整个系统的结构图如图3所示。

图3 液压系统结构图

校正调直过程中应注意保持水平和垂直方向的调直，且不可倾斜向调直，本液压系统能实现双作用，借助虎钳反向作用力把准矫正方向，微调过程如图4所示。从图中可以看出，作用器作为整个系统主要平衡点，起到至关重要的作用，其中平衡制动器、制动器等分别作为各部位的平衡点，能够起到双向制衡的作用，能够精准控制作动器产生的作用力，防止作用力作用到其他控制箱上。

图5 液压作动器群的微调作用方式

在安装液压作动器时，如果边梁位置无法承载作动器，那么可以借助平衡制动器和制动器的约束力，实现校正调整，注意在安装设计时，应在作动器底部设置槽孔，从而保证在加载与荷载的过程中使整个系统都能保持稳固。

液压加载系统的正常运转，主要包括液压缸、加载拉杆及加载架的共同作用，液压油是维持液压加载系统正常运行的关键动力。加载架受到加载拉杆的拉力，两者通过球面调心轴承配合约束，加载拉杆下方通过连接套和关节轴承与加载油缸的活塞杆端部连为一体。三个油缸尺寸大小完全相同，相互间隔120°均匀布置。每个液压油缸中间并联一个囊式压力蓄能器，在液压系统正常工作运行的整个过程中，由于正在燃烧的工作室中的一些部分大块的碳粉堆积导致了系统的超压，多余的工作压力被返回储存输送到囊式蓄能器中，系统的工作压力较低时再次对其进行一定的高度压力负荷释放后再将其返回储存到油缸系统中，如此一来依靠两种蓄能器的综合作用就可来有效地大大减小因意外和异常高度的压力负荷而对整个油缸系统造成的较大电流和压力冲击。

在非常规维护中，由于液压作动器与个动作部件可以灵活组合，当需要更换控制箱内零部件时，可以直接采用该系统进行更换，加速修复桥梁伸缩缝的变形、移位等影响桥梁使用寿命的问题，从而达到正常通车的目的，有效保证维护质量。

4 结语

综上所述，福州市某大型桥梁伸缩缝风装置维护采用了液压加载系统，本文详细分析了液压加载系统在桥梁位移伸缩装置维护中的应用得出如下结论 ：

（1）详细介绍了桥梁伸缩缝装置的整体结构，为闩锁风装置的后期维护提供了依据；

（2）结合液压加载系统，制定了福州市某大型桥梁伸缩缝装置维护的液压加载系统原理及维护施工方案，并提出具体的维护施工方法，为类似工程的维护施工提供了借鉴。

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