本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工，具體涉及一種重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、重型鋼箱梁進(jìn)行整體吊裝時(shí)，對(duì)橋墩一側(cè)施加有彎曲力矩，從而造成橋墩的彎曲；為解決此問(wèn)題，在橋墩另一側(cè)設(shè)置地錨索，通過(guò)地錨索施加拉力來(lái)平衡橋墩一側(cè)的彎曲力矩是較好的方法，但如何控制在重型鋼箱梁整體吊裝過(guò)程中，橋墩一側(cè)彎曲力矩與地錨索側(cè)施加拉力的動(dòng)態(tài)平衡，目前尚無(wú)資料揭示；

2、另外，重型鋼箱梁在整體吊裝過(guò)程中，各吊點(diǎn)之間存在剛度耦合，而且重型鋼箱梁同步提升過(guò)程中，各吊點(diǎn)之間提升位移并非嚴(yán)格同步，因此會(huì)導(dǎo)致各吊點(diǎn)的載荷重新分布，即引起各提升索拉力的變化；由于重型鋼箱梁具有較高的剛度，各吊點(diǎn)之間較小的提升位移不同步就會(huì)導(dǎo)致各提升索拉力的巨大變化，當(dāng)提升索拉力變化（增大）超過(guò)限定值時(shí)，容易發(fā)生安全事故，為保證施工安全，通常情況下重型鋼箱梁在整體吊裝過(guò)程中，均采用提升索載荷均衡控制策略；即提升過(guò)程中采用提升索拉力反饋控制，選取某個(gè)提升索液壓提升器作為主動(dòng)缸，將其余提升索液壓提升器作為從動(dòng)缸，從動(dòng)缸內(nèi)液壓油的壓力通過(guò)反饋控制跟隨主動(dòng)缸內(nèi)液壓油壓力，從而保證提升過(guò)程中各提升索載荷始終在設(shè)定范圍內(nèi)維持均衡；

3、在本專利申請(qǐng)的重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)中，設(shè)置了對(duì)位系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)位系統(tǒng)對(duì)重型鋼箱梁施加偏載力來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)位；偏載力的施加是通過(guò)液壓彈性錨索吊箱驅(qū)動(dòng)提升索繞鉸接點(diǎn)偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而提升索偏轉(zhuǎn)過(guò)程中與重型鋼箱梁鉸接點(diǎn)在垂直方向和水平方向均會(huì)發(fā)生位移，垂直方向位移會(huì)引起重型鋼箱梁的姿態(tài)發(fā)生變化，同時(shí)導(dǎo)致部分提升索拉力迅速增加，并使各提升索之間拉力重新分布，完全打破了原有各提升索之間的載荷均衡，且極易導(dǎo)致部分提升索拉力超過(guò)限定值，采用提升索拉力反饋控制的方法，無(wú)法很好地對(duì)重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中的姿態(tài)及提升索拉力同時(shí)進(jìn)行控制，因此如何解決重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中的姿態(tài)及提升索拉力的控制，也是一個(gè)新的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)及控制方法，用以解決重型鋼箱梁液壓同步提升過(guò)程中橋墩承受過(guò)大彎曲力矩的問(wèn)題，及自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中重型鋼箱梁姿態(tài)及提升索拉力控制的技術(shù)難題。

2、為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)，包括同步提升液壓系統(tǒng)、錨定液壓系統(tǒng)、對(duì)位系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)，同步提升液壓系統(tǒng)、錨定液壓系統(tǒng)、對(duì)位系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)無(wú)線通信連接；重型鋼箱梁在同步提升過(guò)程中，由主控計(jì)算機(jī)對(duì)同步提升液壓系統(tǒng)、錨定液壓系統(tǒng)、對(duì)位系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制；

3、其中，同步提升液壓系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)提升索對(duì)重型鋼箱梁進(jìn)行整體原位同步提升；重型鋼箱梁在同步提升過(guò)程中，各種工作參數(shù)及控制指令通過(guò)主控計(jì)算機(jī)輸入；

4、其中，錨定液壓系統(tǒng)在同步提升液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，由主控計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)地錨索對(duì)橋墩同步施加拉力，使橋墩兩側(cè)受力平衡，避免橋墩承受過(guò)大彎曲力矩；

5、其中，對(duì)位系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)液壓彈性錨索吊箱對(duì)重型鋼箱梁施加偏載力，驅(qū)動(dòng)重型鋼箱梁水平移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)位；同時(shí)同步提升液壓系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)提升索實(shí)現(xiàn)重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程的姿態(tài)維持。

6、進(jìn)一步的，主控計(jì)算機(jī)中設(shè)置有提升索位移模糊控制器、提升索拉力告警器、地錨索拉力pid控制器、姿態(tài)位移轉(zhuǎn)換器；

7、其中，提升索位移模糊控制器用于重型鋼箱梁整體原位同步提升時(shí)，提升索位移的反饋控制；

8、其中，提升索拉力告警器用于重型鋼箱梁整體原位同步提升時(shí)，提升索拉力超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)的報(bào)警；

9、其中，地錨索拉力pid控制器用于重型鋼箱梁整體原位同步提升時(shí)，錨索拉力的同步反饋控制；

10、其中，姿態(tài)位移轉(zhuǎn)換器用于重型鋼箱梁對(duì)位時(shí)，對(duì)位系統(tǒng)姿態(tài)反饋信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將鋼箱梁姿態(tài)反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為提升索位移控制輸入信號(hào)。

11、進(jìn)一步的，同步提升液壓系統(tǒng)包括提升索控制裝置、提升索液壓源、提升索液壓提升器；提升索控制裝置與提升索液壓源電性連接，與主控計(jì)算機(jī)無(wú)線通信連接；提升索液壓源與提升索液壓提升器通過(guò)液壓管路連接；提升索控制裝置將接收到的主控計(jì)算機(jī)發(fā)出的提升索位移控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為提升索液壓源的控制信號(hào)，提升索液壓源執(zhí)行提升索控制裝置的控制信號(hào)，將液壓油輸送至提升索液壓提升器，提升索液壓提升器驅(qū)動(dòng)提升索向上運(yùn)動(dòng)，完成重型鋼箱梁的同步提升，或維持重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位時(shí)的姿態(tài)；提升索控制裝置與提升索液壓源集成在一起，構(gòu)成提升索遠(yuǎn)控液壓泵站。

12、進(jìn)一步的，錨定液壓系統(tǒng)包括地錨索控制裝置、地錨索液壓源、地錨索液壓提升器；地錨索控制裝置與地錨索液壓源電性連接，與主控計(jì)算機(jī)無(wú)線通信連接；地錨索液壓源與地錨索液壓提升器通過(guò)液壓管路連接；地錨索控制裝置將接收到的主控計(jì)算機(jī)發(fā)出的地錨索拉力控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為地錨索液壓源的控制信號(hào)，地錨索液壓源執(zhí)行地錨索控制裝置的控制信號(hào)，將液壓油輸送至地錨索液壓提升器，地錨索液壓提升器驅(qū)動(dòng)地錨索產(chǎn)生拉力，使重型鋼箱梁在同步提升過(guò)程中，地錨索對(duì)橋墩同步施加拉力，保證橋墩兩側(cè)受力平衡；地錨索控制裝置、地錨索液壓源集成在一起，構(gòu)成地錨索遠(yuǎn)控液壓泵站。

13、進(jìn)一步的，對(duì)位系統(tǒng)包括錨索吊箱控制裝置、錨索吊箱液壓源、液壓彈性錨索吊箱、電子水平儀；錨索吊箱控制裝置與錨索吊箱液壓源電性連接，與主控計(jì)算機(jī)無(wú)線通信連接；錨索吊箱液壓源與液壓彈性錨索吊箱通過(guò)液壓管路連接；電子水平儀為二維電子水平儀，用以檢測(cè)重型鋼箱梁在水平x、y兩個(gè)方向的傾角變化，電子水平儀固定設(shè)置在重型鋼箱梁上部中間，與主控計(jì)算機(jī)無(wú)線通信連接，或與錨索吊箱控制裝置通信連接；在重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中，對(duì)位控制指令直接通過(guò)主控計(jì)算機(jī)輸入，經(jīng)無(wú)線通信傳輸至錨索吊箱控制裝置，錨索吊箱控制裝置將接收到的控制指令轉(zhuǎn)換為錨索吊箱液壓源的控制信號(hào)，錨索吊箱液壓源執(zhí)行錨索吊箱控制裝置的控制信號(hào)，將液壓油輸送至液壓彈性錨索吊箱，液壓彈性錨索吊箱驅(qū)動(dòng)提升索繞鉸接點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，對(duì)重型鋼箱梁施加偏載力，驅(qū)動(dòng)重型鋼箱梁水平移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)位；同時(shí)二維電子水平儀檢測(cè)重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中水平方向傾角姿態(tài)反饋信號(hào)，經(jīng)無(wú)線通信傳輸至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)將其轉(zhuǎn)換為提升索位移控制信號(hào)傳送至提升索控制裝置，提升索控制裝置將接收到主控計(jì)算機(jī)發(fā)出的提升索位移控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為提升索液壓源的控制信號(hào)，提升索液壓源執(zhí)行提升索控制裝置的控制信號(hào)，將液壓油輸送至提升索液壓提升器，提升索液壓提升器驅(qū)動(dòng)提升索下降，維持重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位時(shí)的姿態(tài)；錨索吊箱控制裝置、錨索吊箱液壓源集成在一起，構(gòu)成錨索吊箱遠(yuǎn)控液壓泵站。

14、進(jìn)一步的，液壓彈性錨索吊箱中設(shè)置有阻尼液壓缸、吊箱，阻尼液壓缸鉸接連接在吊箱側(cè)邊，阻尼液壓缸、吊箱均與重型鋼箱梁鉸接連接；阻尼液壓缸包括缸套、阻尼柱塞組件，阻尼柱塞組件活動(dòng)設(shè)置在缸套中；當(dāng)缸套注入高壓液壓油時(shí)，驅(qū)動(dòng)阻尼柱塞組件移動(dòng)；阻尼柱塞組件包括柱塞缸、阻尼活塞桿、柱塞缸端蓋，阻尼活塞桿上設(shè)有活塞；柱塞缸端蓋固定設(shè)置在柱塞缸端部，阻尼活塞桿活動(dòng)設(shè)置在柱塞缸的活塞腔中，活塞將柱塞缸的活塞腔分隔為上阻尼腔、下阻尼腔；下阻尼腔中并聯(lián)設(shè)置有壓簧、拉簧，壓簧、拉簧均設(shè)有預(yù)應(yīng)力（拉簧設(shè)有拉應(yīng)力，壓簧設(shè)有壓應(yīng)力），壓簧、拉簧的預(yù)應(yīng)力處于平衡狀態(tài)；阻尼活塞桿在壓簧、拉簧平衡狀態(tài)預(yù)應(yīng)力作用下處于原始平衡位置，即阻尼活塞桿原始平衡位置相對(duì)柱塞缸在軸線方向的位置是固定的；液壓彈性錨索吊箱與重型鋼箱梁連接時(shí)，吊箱與垂直方向預(yù)設(shè)有15°-20°的傾斜角度，重型鋼箱梁吊離支撐胎架后，提升索與重型鋼箱梁呈垂直狀態(tài)，吊箱與垂直方向仍維持有約5°-7°的傾斜角度，此時(shí)壓簧、拉簧處于新的平衡位置，壓簧、拉簧通過(guò)阻尼活塞桿對(duì)吊箱施加有推力；重型鋼箱梁同步提升過(guò)程中，各吊點(diǎn)之間提升位移產(chǎn)生不同步時(shí)，各提升索之間的拉力會(huì)重新分配，導(dǎo)致各提升索拉力發(fā)生變化；提升索拉力的變化會(huì)使吊箱與垂直方向維持的5°-7°傾斜角度發(fā)生變化，自動(dòng)補(bǔ)償各提升索拉力變化量，從而使提升索與重型鋼箱梁之間呈現(xiàn)較低的連接剛度，即各吊點(diǎn)之間耦合剛度較??；當(dāng)各吊點(diǎn)之間耦合剛度較小時(shí)，對(duì)提升位移不同步的容忍度較高，只要同步偏差控制在一定范圍內(nèi)，就可保證在同步提升、或自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中，各提升索載荷維持在設(shè)定范圍內(nèi)，因此允許采用提升索位移反饋控制方式進(jìn)行重型鋼箱梁的同步提升；而采用提升索位移反饋控制后，則可將重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中的姿態(tài)傾角信號(hào)轉(zhuǎn)換為提升索位移信號(hào)，從而通過(guò)對(duì)提升索的位移控制實(shí)現(xiàn)鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中的姿態(tài)控制，解決了重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中姿態(tài)控制的技術(shù)難題。

15、進(jìn)一步的，主控計(jì)算機(jī)還通信連接有手持移動(dòng)操作終端；重型鋼箱梁在同步提升過(guò)程中，施工人員可隨身攜帶手持移動(dòng)操作終端靠近作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)狀況輸入各種工作參數(shù)及控制指令，然后通過(guò)無(wú)線通信傳輸至主控計(jì)算機(jī)中，因此極大增加了重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)操作的靈活性。

16、一種重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)的控制方法：重型鋼箱梁進(jìn)行整體原位同步提升時(shí)，同步提升液壓系統(tǒng)采用提升索位移反饋主從同步控制；錨定液壓系統(tǒng)采用地錨索拉力反饋跟隨控制，輸入信號(hào)來(lái)自于提升索拉力反饋信號(hào)；對(duì)位系統(tǒng)采用提升索位移反饋控制，輸入信號(hào)來(lái)自于二維電子水平儀，二維電子水平儀的輸出值經(jīng)主控計(jì)算機(jī)的姿態(tài)位移轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)后，作為提升索位移模糊控制器的輸入信號(hào)。

17、進(jìn)一步的，對(duì)位系統(tǒng)進(jìn)行重型鋼箱梁水平移動(dòng)控制時(shí)，位于重型鋼箱梁同側(cè)的液壓彈性錨索吊箱同步動(dòng)作；對(duì)位系統(tǒng)進(jìn)行重型鋼箱梁水平旋轉(zhuǎn)控制時(shí)，位于重型鋼箱梁對(duì)角的液壓彈性錨索吊箱依序多輪次順序動(dòng)作。

18、由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明公開(kāi)的一種重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)及控制方法，在現(xiàn)有重型鋼箱梁自平衡錨定液壓同步提升系統(tǒng)中，在現(xiàn)有同步提升液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了錨定液壓系統(tǒng)、對(duì)位系統(tǒng)；錨定液壓系統(tǒng)在同步提升液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，通過(guò)地錨索對(duì)橋墩同步施加拉力，使橋墩兩側(cè)受力平衡，達(dá)到解決橋墩承受過(guò)大彎曲力矩的技術(shù)效果；對(duì)位系統(tǒng)中，通過(guò)液壓彈性錨索吊箱，改變提升索與重型鋼箱梁之間的連接剛度，使提升索與重型鋼箱梁之間呈現(xiàn)彈性連接方式，降低各吊點(diǎn)之間耦合剛度；同時(shí)將重型鋼箱梁的同步提升反饋控制，由現(xiàn)有的提升索拉力反饋控制改變?yōu)樘嵘魑灰品答佒鲝目刂疲匦弯撓淞鹤詣?dòng)對(duì)位過(guò)程中的姿態(tài)控制由姿態(tài)傾角信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)后，反饋控制提升索位移，從而解決了重型鋼箱梁自動(dòng)對(duì)位過(guò)程中姿態(tài)控制的技術(shù)難題。