现代桥梁施工控制方案与策略

由于钢吊箱竖向刚度大，12个吊点布置的距离又近，在下放时各点载荷控制难度极大。若控制策略不当，会造成某吊点载荷急剧下降，邻近吊点载荷急剧上升，严重时会造成与吊点相连的支撑结构和钢吊箱局部支撑能力不足而破坏。为此，仿真比较了两种控制方案：12点位置同步，没有载荷跟踪；4点位置同步，8点载荷跟踪。

12点位置同步的控制完全基于12个吊点的位置测量，没有考虑吊点载荷的影响。在正常情况下，保持钢吊箱各个吊点的位置同步，完全可以保证各个吊点的载荷基本不变。但在某些异常情况下，如局部运动干涉，会造成吊点载荷急剧变化，严重时会造成钢吊箱的局部破坏。因此在控制系统中，不考虑吊点载荷的控制是不合适的。由于位置与载荷并不是相互独立的控制变量，二者之间通过刚度耦合，因此在制定下放控制策略时，要将位置和载荷关系弱化，使它们成为相对独立的控制变量，最终可以同时实现钢吊箱下放时位置和载荷的双控，既可以保证钢吊箱在下放时空中姿势正确，同时又可以保证各个吊点的载荷变化正确。

根据钢吊箱力学分析，相邻几个吊点之间的相对刚度较大，平均可达300 k N／mm，但是由于钢吊箱结构庞大，相距较远的吊点之间相对刚度较小。这样吊点与吊点之间的牵连关系就可以根据吊点之间的相对刚度来确定。对于相对刚度较小的吊点来说，由于位置偏差而引起的吊点载荷变化不是太大，选用位置同步控制既可以保证吊点之间的位置关系，又可以保证吊点的载荷变化不大；对于相对刚度较大的吊点来说，由于位置微小的偏差均会引起吊点载荷的剧烈变化，选用位置同步控制将会引起吊点载荷的剧烈振荡，所以这种控制方式不再适合这种场合的吊点控制，而载荷跟踪控制方式更为适合，在载荷控制方式中，吊点之间使用载荷比值进行跟踪控制，以确保吊点载荷在钢吊箱下放过程中变化不大。

从整个钢吊箱下放控制来看，当遵循位置同步控制方式的吊点越多，钢吊箱空中姿势控制效果越好，吊点载荷波动可能越大；反之，当遵循载荷跟踪控制方式的吊点越多，钢吊箱各点载荷控制效果越好，而其空中姿势控制效果越差。为此，要根据钢吊箱下放的控制要求，合理地选取各吊点的控制方式。

由于苏通大桥南主塔墩钢吊箱的竖向刚度大，载荷变化对钢吊箱下放安全影响巨大，因此最终确定4点位置同步、8点载荷跟踪的控制策略，即：

（1）吊点1为整个下放系统的主令吊点，其他11个吊点为跟随吊点。

（2）相对刚度较小的吊点5、吊点7与吊点11以位置同步控制方式跟随主令吊点1。通过控制这4个吊点的位置偏差，以保证钢吊箱的空中姿态正确。

（3）其他各个吊点以载荷跟踪方式跟随其附近的位置控制吊点。例如，吊点12附近的位置控制吊点是吊点1和吊点11，吊点12的控制就是跟踪吊点1和11的载荷变化。具体的计算方法如下：

吊点1、11、12理论计算载荷及其对应油缸油压见表3-14。

表3-14　吊点1、11、12理论计算载荷及其对应油缸油压(www.xing528.com)

在下放过程中，吊点12以一定的载荷比值iL跟踪吊点1和吊点11。

相应的油缸油压比值iP为：

于是吊点12的油缸以iP＝0.5的比例关系跟随吊点1的油压P1和吊点11的油压P11的变化。即在整个下放过程中保证：

P12＝（P1＋P11）·ip

采用同样的方法，可以确定其他各个吊点跟随附近位置控制吊点的油缸油压比值关系。在钢吊箱整体下放时，通过实时调节油压比值关系，可以很容易地将吊点的载荷控制在理想的范围之内。

在钢吊箱整体下放时，控制好载荷分布可以确保钢吊箱在下放时“绝对安全”，但是钢吊箱可能会发生位置偏斜，因此还要选择一些吊点作为其位置控制吊点。位置控制吊点的选择原则是：选择对钢吊箱空中姿态影响较大，但相互之间的相对刚度较小的吊点。这样这些吊点相互之间的位置变化不会引起吊点载荷的急剧变化。