劉興峰 山東恒堃機(jī)械有限公司

一、工程概況及移動模架簡介

海南鋪前大橋是海南省“兩橋一路”的重要組成部分和關(guān)鍵性控制工程之一。大橋位于海南文昌市鋪前鎮(zhèn)與?？谒写逯g，長度3.96km。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車道一級公路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度80Km/h。本項(xiàng)目箱梁設(shè)計(jì)采用MSS50移動模架法施工。

MSS50移動模架全長166.98米，總重1114.4噸。主要由主梁、鼻梁、橫梁、牛腿倒運(yùn)系統(tǒng)、前吊梁、后吊梁、內(nèi)模、外模、推進(jìn)小車和豎向千斤頂?shù)冉M成。

二、移動模架智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案

（一）設(shè)計(jì)原則

MSS50移動模架作為一種橋梁現(xiàn)澆設(shè)備，在混凝土澆筑施工過程中，各主要構(gòu)件要承受施工載荷和自重產(chǎn)生的力，同時產(chǎn)生一定的變形，受力和變形均不能超過設(shè)計(jì)值，需要進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；在模架移動過孔過程中，運(yùn)動構(gòu)件的動作同步性、協(xié)同性，對施工安全至關(guān)重要，也需要進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；移動模架為大型施工設(shè)備，其受力構(gòu)件、運(yùn)動構(gòu)件較多，澆筑工況和過孔工況需監(jiān)控的部位分散在設(shè)備各處，監(jiān)控難度較大。

以往的移動模架設(shè)備，沒有配備專用的監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備監(jiān)控完全靠施工人員巡視檢查，在檢測的準(zhǔn)確性、實(shí)時性、便捷性上不能滿足施工需求。

根據(jù)本項(xiàng)目及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，結(jié)合設(shè)備的具體情況，利用成熟先進(jìn)的現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感技術(shù)和公司自身豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，充分考慮整體系統(tǒng)的先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、操作簡易性、經(jīng)濟(jì)性，并提出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)、實(shí)施方案，以保證移動模架工作的可靠性和作業(yè)質(zhì)量，進(jìn)而確保整個項(xiàng)目的順利完成。

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集、施工流程控制、施工流程動畫監(jiān)控、報警處理、斷電終止誤操作、各工況視頻顯示等主要功能。

（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、設(shè)備受力監(jiān)控子系統(tǒng)、三大部分組成。

1.監(jiān)控中心。設(shè)備現(xiàn)場配備專門的監(jiān)控中心。監(jiān)控室寬敞舒適，視野良好，配有辦公桌、椅子和空調(diào)。監(jiān)控室內(nèi)放置有一臺監(jiān)控上位機(jī)、兩臺顯示器、硬盤錄像機(jī)以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換線等設(shè)備。

監(jiān)控室是對整個監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行查看和管理的中心。管理人員可通過一臺顯示器對視頻監(jiān)控子系統(tǒng)進(jìn)行查看和管理；通過另外一臺顯示器可以查看和管理設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)和應(yīng)力監(jiān)控子系統(tǒng)。

2.視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)能全面、直觀的觀察模架各個工控的運(yùn)行情況和箱梁施工過程。視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、交換機(jī)、無線網(wǎng)橋、硬盤錄像機(jī)、監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)及電源連接線組成。

根據(jù)模架的施工特點(diǎn)，攝像機(jī)的布置情況如下：

（1）加長鼻梁兩端各設(shè)一臺，可觀察牛腿倒運(yùn)及模架過孔情況；（2）前鼻梁1處設(shè)置一臺，觀察底模板及橫梁情況；（3）鼻梁1上方，標(biāo)高高于橋面2米處，設(shè)一臺高清球機(jī)，全面觀察箱梁施工情況及模架過孔情況。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了光纜、無線網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)云傳輸三種通訊方式。與監(jiān)控室同側(cè)的攝像機(jī)通過光纜與硬盤錄像機(jī)連接，另外一側(cè)的攝像機(jī)通過交換機(jī)和無線網(wǎng)橋與硬盤錄像機(jī)連接，在現(xiàn)場監(jiān)控中心上能查看監(jiān)視畫面，并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置和管理。云端球機(jī)通過4G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸，在遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心（項(xiàng)目部或公司的電腦）可查看球機(jī)的監(jiān)控畫面，并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置和管理。

（三）設(shè)備受力監(jiān)控子系統(tǒng)

系統(tǒng)結(jié)合結(jié)構(gòu)在澆筑和過孔時的受力特點(diǎn)，進(jìn)行關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力監(jiān)控和主梁撓度監(jiān)控，通過監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)，判斷設(shè)備的受力情況及構(gòu)件的應(yīng)力是否在安全范圍之內(nèi)。

設(shè)備受力監(jiān)控子系統(tǒng)由監(jiān)控傳感器、自動化測試系統(tǒng)、上位機(jī)和專用系統(tǒng)軟件組成。

結(jié)合結(jié)構(gòu)在澆筑和過孔時的受力特點(diǎn)，進(jìn)行構(gòu)件應(yīng)力和主梁撓度監(jiān)控。在鼻梁、主梁支點(diǎn)平衡梁和主梁跨中的最大受力處安裝合理布置了28個傳感器進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控；在主梁支點(diǎn)和主梁縱向跨中布置了4套靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行撓度監(jiān)控。同一測點(diǎn)并列布置兩個應(yīng)變計(jì)，1個應(yīng)變計(jì)故障時，另外1個可正常測量數(shù)據(jù)。這種布置使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。

圖1：結(jié)構(gòu)受力及撓度監(jiān)控傳感器布置圖

受力監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊采用了總線電纜傳輸、基于ZIGBEE的現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)傳輸和基于GSM/GPRS的電信網(wǎng)絡(luò)傳輸三種數(shù)據(jù)通訊方式。

傳感器通過總線電纜將數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶詣訙y試系統(tǒng)，自動測試系統(tǒng)通過ZIGBEE無線網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)分別將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場監(jiān)控中心和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

三、結(jié)語

該方案結(jié)合MSS50移動模架造橋機(jī)的整機(jī)性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體操作細(xì)節(jié)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，并配備了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，對模架的各個工況，及各個動作進(jìn)行必要的監(jiān)控，實(shí)時掌握設(shè)備的信息，并能夠主動對設(shè)備操作進(jìn)行監(jiān)控，以確保設(shè)備的安全使用，避免人為操作及其他因素造成的安全事故，最大限度保障了設(shè)備的安全和施工的順利進(jìn)行，對各類型移動模架安全監(jiān)控有一定的借鑒意義。