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液压提升设备故障预测研究与桥梁顶推施工技术

 　　一、液压系统故障预测研究现状
　　目前，针对液压提升系统故障的研究大多主要针对故障诊断、故障定位及故障原因查找等。对当前状态正常但存在故障隐患的预测研究较少，国内外只有少数专家对液压系统故障预测进行过研究。
　　有研究者针对液压系统性能参数退化的特点，提出了一种基于小波包变换和隐马尔科夫模型(HMM)相结合的液压系统故障预测方法，并通过试验验证了方法的可行性和性。有些通过对液压泵振动信号的小波包分析，建立了小波包支持向量机相结合的液压泵的故障预测模型。还有研究者对重型平板运输车液压系统建立故障树模型，并研究了故障判据和权重研究，为快速准确地进行故障溯源、故障预测和诊断研究提供了一种新思路和方法。
　　虽然现有系统运行状态评估及故障诊断技术的研究取得了一些成果，但还存在很多不足，主要体现在以下几方面：
　　(1)现有对系统运行状态的研究从宏观入手的多，针对设备状态评估研究都是针对整机设备，对设备部件的状态评估研究较少，在评估基础上进行故障预测判断的近乎空白，没有很好地将状态评估与故障诊断相结合。
　　(2)传统的液压系统故障诊断理论是建立在元器件运行状态相互单独及有限状态或二值假设基础上，对设备的运行状态只确定为正常与失效两种状态，不能够真实反映系统运行与故障间的关系，不利于故障预测。
　　(3)现有对液压系统故障诊断方法主要针对单发故障，对同时发生多故障模式的研究还不够，不能够正确全而反映系统运行的真实情况。
　　二、桥梁顶推施工技术
　　顶推法施工是在沿桥纵轴方向，采用无支架的方法推移就位。因此在水深、桥高以及高架道路等情况下，可避免大量施工脚手架、可不中断现有交通、在较小的施工场地下，施工可靠；同时，可以使用简单的设备建造长大桥梁。
　　预应力混凝土连续梁桥采用顶推法施工在世界各国颇为盛行。它在台后开辟预制场地，分节段预制梁身并用纵向预应力筋将各节段连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚聚四氟乙烯模压板组成的滑动装置，将梁逐段向对岸推进，待全部顶推就位后，落梁并且换正式支座，完成桥梁施工。
　　顶推法施工的主要关键是顶推工作，核心的问题在于应用有限的顶力将梁顶推就位。根据聚四氟乙烯的材性，摩擦系数与垂直压强成反比，与滑动速度成正比。施工中所用的滑移设备与在转体施工采用聚四氟乙烯转动设备类同。顶推的施工方法多种多样，主要依照顶推的施工方法分类，同时也可由支承系统和顶推的方向来区分顶推的施工方法。
　　顶推的装置集中在主梁预制场附近的桥台或桥墩上，前方墩各支点上设置滑动支撑。液压提升装置又可分为两种：一种是由水平千斤顶通过沿箱梁两侧的牵动钢杆给预制梁一个顶推力；另一种是由水平千斤项与竖直千斤顶联合使用，顶推预制梁前进。它的施工程序为顶梁、推移、落下竖直千斤项和收回水平千斤顶的活塞杆。
　　滑道支承在墩上的混凝土临时垫块上，它由光滑的不锈钢板与组合的聚四氟乙烯滑块组成滑道，其中的滑块由氟板与具有加劲钢板的橡胶块构成，外形尺寸有420*420mm、200*400mm、500*200mm等数种，厚度也有40、31、21mm等几种。顶推时，组合的聚四氟乙烯块在不锈钢板上滑动，并在前方滑出，通过在滑道后方不断喂入滑块，带动梁身前进。顶推时，升起竖直顶活塞，使临时支承卸载，开动水平千斤项去项推竖直顶，由于竖直顶下面设有滑道，顶的上端装有一块像胶板，即竖直千斤项在前进过程中带动梁体向前移动。当水平千斤顶达到较大行程时，降下竖立顶活塞，使梁体落在临时支承上，收回水平顶活塞，带动竖直顶后移，回到原来位置，如此反复不断地将梁顶推到设计位置。
　　对于多点顶推则在每个墩台上设置一对小吨位(400~800kN)的水平千斤顶，各集中的顶推力分散到各墩上。由于利用水平千斤顶传给墩台的反力来平衡梁体滑移时在桥墩上产生的摩阻力，从而使桥墩在顶推过程中承受较小的水平力，因此可以在柔性墩上采用多点顶推施工。同时，多点顶推所需的吨位小，容易获得，所以我国在近年来用顶推法施工的预应力混凝土连续梁桥，较多地采用了多点顶推法。在液压顶升设备方面，国内一般较多采用拉杆式顶推方案，每个墩位上设置一对液压穿心式水平千斤顶，每侧的拉杆使用一根或两根直径为25mm高强螺纹钢筋，它的前端通过锥形楔块固定在水平顶活塞杆的头部，另一端使用特制的拉锚器、锚锭板等连接器与钢筋连接，水平千斤顶固定在墩身特制的台座上，同时在梁位下设置沿板和沿块，当水平千斤顶施顶时，带动箱梁在滑道上向前滑动。
　　多点顶推施工的关键在于同步，因为顶推水平力是分散在各桥墩上，一般均需通过中心控制室控制各千斤项的出力等级，保证同时启动，同步前进，同时停止和同时换向。为了确保在意外情况下能及时改变全桥的运动状态，各机组和观测点上，需装置急停按钮。对于在柔性墩上的多点顶推，为尽量减小对桥墩的水平推力，千斤项的出力按照摩擦力的变化幅度分为几个等级通过计算确定，施工时在控制室随时调整顶力的级数，控制千斤项的出力大小。由于千斤顶传力时间差的影响，将不可避免地引起桥墩沿桥纵向摆动，同时箱梁的悬出部分可能上下振动，这些因素对施工其不利，要尽量减少其影响。
　　对于多点顶推与集中单点顶推比较，可以免去大规模的顶推设备，能控制箱梁的偏离，顶推时对桥墩的水平推力可以减到很小，便于结构采用实心墩。在弯桥采用多点顶推时，由各墩均匀施加顶力，同样能顺利施工。采用拉杆式顶推系统，免去在每一循环顶推过程中用竖向千斤顶将梁顶起使水平千斤顶复位，简化了工艺流程，加快顶推速度。但多点顶推需要较多的设备，操作要求也比较高。