中铁九桥工程有限公司 江西省九江市 332004
摘要：受钢梁板材厚度公差、钢梁板件尺寸公差及焊脚尺寸公差等因素的影响，钢梁实际重量和理论重量存在一定的偏差，这种偏差改变了钢梁的整体重量、结构受力、受拉构件的应变等，对钢结构桥梁，特别是大型悬索桥影响较大。所以精确称出钢梁的实际重量，成为桥梁制造面临的一项重要事情。我们通过对大型构件称重偏差的原因进行分析，调整称重方法，称重设备，总结出了一套精确称重技术，实现了大型钢结构整体精确称重。
关键词：大型钢结构，精确称重、多点称重、不规则、偏载
1引言
越来越多的钢桥采用整节段制造、发运和架设方案。整节段钢梁由于尺寸大、重量重，在转运、吊装和架设过程中难度高、危险大，所以准确了解大型钢梁的实际重量显得尤为重要。但是受钢梁板材厚度公差、钢梁板件尺寸公差及焊脚尺寸公差等因素的影响，钢梁实际重量和理论重量存在一定的偏差，所以要想知道钢梁的准确重量必须对钢梁进行精确称重。
不同的桥梁、不同的操作对钢梁称重的精度要求也各不相同，目前市场上使用的称重设备，精度较高的能达到3‰，满足大型钢梁制造、发运和架设需要。但是大型钢梁不仅重量大，而且尺寸大、偏载严重，影响钢梁的称重精度，所以研究一套适用于大型钢梁的精确称重技术显得非常必要。
2称重方案
由于钢梁结构不同，钢梁的重量、尺寸、重心偏载均不相同，无法采用固定的称重设备进行钢梁进行称重，所以需要根据钢梁的重量、结构形式和尺寸大小尺寸大小来确定称重传感器的数量、摆放位置和有效量程。下面已大型悬索桥钢桁梁大节段为例进行说明。
2.1称重设备的布置
钢桁梁大节段由2片主桁架、1块铁路桥面板、1块中间公路桥面板、2块边公路桥面板、2个横联、4根斜撑杆组成，具体结构如图1所示。
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图1.钢桁梁大节段结构组成图
大节段尺寸大、重量重，为了减小钢梁称重过程中变形，保证称重过程安全和称重的精度，称重设备必须布置在主桁节点部位，根据本项目结构特点，具体布置如图2和图3所示。
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图2.称重设备立面布置图
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图3.称重设备平面布置图
2.2称重设备的量程
钢桁梁大节段标准重量为1400吨，根据钢梁大节段整体建模分析，钢梁严重偏载，大号节点承重约为900吨，每个支点称重450吨；小号节点承重约为500吨，每个支点称重250吨。为提高称重精度，保证称重设备的安全，将支点承载控制在称重设备量程的50%-80%之间。
根据每个节点理论承载计算结果，在大号节点左右侧各布置2台，共计4台300吨称重传感器，总量程为4×300=1200吨，理论承载为900吨，900÷1200=75%，满足要求；在小号节点左右侧各布置2台，共计4台200吨称重传感器，总量程为4×200=800吨，理论承载为500吨，500÷800=62.5%，满足要求。如图4所示。
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图4.称重支点横向布置图
2.3称重设备的调整
钢桁梁大节段共设置4个支点，支点横向间距30米，纵向间距14米，支点间距大，受地面高差和钢梁底平面高差影响，称重传感器顶面不在同一标高。并且钢梁称重时，受钢梁弹性变形、地面变形等因素影响各称重传感器顶面标高会受到不同的影响，无法将称重传感器固定在一个标高，需要在称重过程中根据各传感器的承载情况，对传感器的标高进行调整，从而调整各传感器均匀承载。
称重传感器的标高用大吨位液压油缸调整，即在每个称重传感器下方设置一个专用液压油缸，通过泵站对每个液压油缸进行单独调控，达到调整称重传感器标高的目的。
3称重设备
根据要求，本方案选用EHS型称重系统，由1台STC系列同步称重控制台，2台SEPC系列称重专用泵站，8台RHD系列大吨位液压油缸，8个荷载传感器和8个位移传感器和其他通讯电缆及液压辅件组成。
主要称重设备见图5。
称重传感器出厂前必须经过国家质量检验单位标定，出具标定证书，满足精度要求后方可使用。
4称重过程及注意事项
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STC称重同步控制台 SEPC称重专用泵站 200t/300t液压油缸
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200t/300t称重传感器 位移传感器
图5主要称重设备
4.1称重步骤
1）准备工作
a、运梁车将节段运至称重场地；确保下弦杆节点下的运梁托架处在指定位置，并按存梁支撑要求存放，运梁车退出；b、将称重设施依据梁段方向（大小节点号方向）和传感器标称值摆放于指定的运梁托架下方；c、连接油管、位移传感器、传感器信号线及总控箱。
2）称重调试
a、设置每个液压缸预处顶升重量20t；b、启动预顶升，称重油缸伸出与工装底面接触并做预顶升以消除间隙，确保称重过程中每个称重传感器均有负载。c、启动顶升，检查称重装置上下、左右位移是否合理。称重工装是否出现偏心与周边接触。d、若称重工装偏心与周边接触，卸载液压顶并调整液压顶或称重设备位置，重复前三步骤；如未出现上述情况可缓慢对液压顶加力，开始称重。如图6和图7所示。
3）称重传感器同步顶升控制
本次称重共设置了8个称重传感器，在每个称重传感器下方各有1个油缸，称重时油缸起顶，使称重传感器承载。为保证称重过程安全和称重精度，应确保油缸同步起顶。
a、称重时先对每个油缸手动起顶，使每个称重传感器与钢梁面接触，同步称重控制台上各称重点承载约20T左右即可。b、所有称重传感器与钢梁面接触后关闭手动起顶，转同步称重控制台统一控制。c、将位移传感器统一清零，然后通过同步称重控制台统一控制，同步起顶。称重过程中对油缸起顶行程和称重传感器承重进行动态监控。
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图6油缸起顶前 图7油缸起顶后
4）称重
a、用同步控制器完成8个点的同步上升，当节段含工装完全脱离了支凳，即可开始称重；b、油缸停止上升并稳定一段时间，当8个传感器最终读数相对稳定时，读取称重数值；c、为消除称重传感器的方向性带来的影响，一次称重完成后传感器绕其轴线转过120°，再重复上述过程两次，记录三次读数。d、汇总三次读数，取平均值作为实际称重的最终重量。
4.2称重过程中注意事项
1）称重场地必须具有足够承载力，称重过程中不得发生沉降、破坏，保证钢梁称重过程安全、称重结果准确；
2）称重前必须对大吨位液压油缸进行检查，确保称重过程中不发生漏油，泄压等情况；
3）称重时必须先预顶升，确保各点均受力后再同步顶升，且同步顶升过程中要缓慢，平稳。
5总结
通过对钢桁梁大节段的精确称重，准确掌握了钢梁的实际重量和重心位置，为大节段转运、吊装和架设提供了可靠依据。同时根据钢梁的实际重量对吊索长度进行配套调整，确保钢梁顺利合拢，成桥线型满足设计要求。该技术称重精度高，称重灵活方便，且适用于各种形式的大型钢结构，为其他类型钢结构称重积累了经验。
参考文献
[1]张志龙、章青.多点同步顶升的大型结构件称重技术,起重运输机械,2007（1）.
[2]曹凯、张平.高精度大型船体分段模块称重方法研究,科技创新与应用2012.