过孔作业是双主梁式架桥机施工的核心高危工序,需在桥墩间完成自身重量的动态转移,其稳定性直接决定施工安全。步履式过孔依托支腿交替支撑迈步,具有稳定性强、适配复杂地面条件的优势,但存在单次行程短、效率偏低的不足;悬臂式过孔通过重心后移实现主梁悬空行进,过孔速度快、动作简洁,却对结构平衡与工况适配性要求极高。传统施工中两种模式切换依赖人工判断与手动操作,易因决策偏差引发失稳风险,且难以适配桥隧衔接、大跨径跨越等复杂工况。研发工况自适应的智能切换与优化技术,实现两种过孔模式的精准协同与高效适配,成为提升架桥机施工安全性与效率的关键突破方向。

智能切换系统以“多维度感知-智能决策-精准执行”为核心架构,构建全流程自动化管控体系。感知层作为基础支撑,在架桥机主梁、前中后支腿及行走机构部署多类型传感器:支腿底部的压力传感器实时采集载荷数据,精准捕捉支撑稳定性;主梁关键截面的激光位移传感器与倾角传感器,动态监测毫米级挠度、横向偏移及机体倾斜角度;同时集成环境传感器与北斗定位模块,同步获取风速、地形坡度及设备空间位置信息。所有感知数据通过5G工业专网与边缘计算节点实现低延迟传输与本地预处理,确保数据实时性与可靠性,为模式切换决策提供全面依据。
智能决策模块是模式切换的核心中枢,基于预设工况阈值与深度学习算法实现自适应判断。系统内置两种过孔模式的适配工况库,明确步履式适配的地形坡度范围、地面承载力要求,以及悬臂式适用的跨径尺寸、障碍物跨越需求等关键参数。通过将实时感知数据与工况库进行比对匹配,自动判定最优过孔模式:在常规平原路段、地面坚实且跨径较小的工况下,优先选择步履式过孔保障稳定性;当遭遇跨径较大、需跨越河流或既有道路等场景时,自动切换至悬臂式过孔提升效率。针对复杂过渡工况,算法可动态规划混合切换策略,例如过孔初期采用步履式完成支腿定位,中段切换悬臂式快速跨越障碍,末端再切换步履式精准就位,避免单一模式的适配局限。
模式切换的精准执行与流程优化,是保障过孔安全高效的关键支撑。执行层采用液压与电控协同驱动机制,通过PLC控制器精准调控支腿伸缩、行走机构动作及重心调节组件,实现两种模式的平顺切换。在切换衔接环节,系统自动控制吊梁小车移动至预设平衡位置,或通过可拆卸配重调整重心分布,确保切换过程中主梁受力均衡,避免重心偏移引发倾覆风险。同时对过孔流程进行智能优化:针对步履式过孔效率低的问题,优化支腿换步时序,采用“双支腿同步顶升-交替迈步”策略缩短单次动作周期;针对悬臂式过孔稳定性差的短板,融入姿态动态校正算法,通过实时调节支腿高度补偿机体倾斜,将主梁纵向倾斜偏差控制在安全范围。
全流程安全防护与数据追溯机制为过孔作业保驾护航。系统预设三级预警阈值,当检测到支腿受力超标、机体倾斜过大或风速超出安全范围时,立即触发声光预警,严重时强制暂停作业并启动应急锁定机制。通过高清摄像头与图像拼接技术构建360°全景监控视图,消除操作视线盲区,操作人员可在地面控制台实现远程监控与干预。此外,系统自动记录过孔全流程数据,包括模式切换节点、传感器参数变化、操作指令等,结合BIM模型实现作业过程可视化追溯,为后续工况优化与设备运维提供数据支撑。
该智能切换与优化技术的应用,有效破解了传统过孔模式适配性差、切换风险高的难题。实际工程验证表明,两种模式切换响应时间缩短至秒级,过孔效率较传统方式提升40%以上,过孔作业事故率降低60%以上。其良好的工况适配性可覆盖平原、山区、桥隧衔接等多种复杂场景,为双主梁式架桥机在重大桥梁工程中的安全高效施工提供了可靠技术支撑,推动了架桥装备向工况自适应智能化方向升级。