《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》是廣西路橋工程集團有限公司、廣西大學於2017年10月25日申請的專利，該專利的公布號為CN107620260A，授權公布日為2018年1月23日，發明人是鄭皆連、鄧年春、王建軍、楊占峰、韓玉、李彩霞、鄭健、石拓。
《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》公開了一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法，其系統包括位移檢測裝置、張拉裝置以及控制器，所述位移檢測裝置設於塔架頂部，所述張拉裝置設於風纜地錨端，所述控制器根據位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加的張拉力大小。該發明當塔架發生位移時，張拉裝置能對風纜施加張拉力，從而確保塔架處於垂直狀態或小位移偏轉狀態，由於風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，因而無需採用大剛度大直徑的風纜，該系統能夠實現對塔架位移的主動控制，且能夠根據塔架實際位移情況實現最優控制，確保塔架受力較好下的安全性，其控制效果好且節約施工材料，且避免拱肋的大位移反覆變形。
2020年7月14日，《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法
- 申請人：廣西路橋工程集團有限公司、廣西大學
- 申請日：2017年10月25日
- 申請號：2017110075756
- 公布號：CN107620260A
- 公布日：2018年1月23日
- 發明人：鄭皆連、鄧年春、王建軍、楊占峰、韓玉、李彩霞、鄭健、石拓
- 地址：廣西壯族自治區南寧市興寧區中華路17號
- Int.Cl.：E01D21/10(2006.01)I
- 代理機構：四川力久律師事務所
- 代理人：王芸、楊正輝
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在大跨拱橋施工過程中，經常採用纜索吊裝系統吊運節段桁架及節段主梁、採用斜拉扣掛已拼裝的拱肋懸臂段。在節段桁架及節段主梁吊運過程中，以及拱肋懸臂拼裝過程中，因重物的重量會導致塔架向纜索吊塔架吊運側及斜拉扣掛側產生位移，從而影響塔架的安全性。2017年前施工中採用風纜進行控制塔架的位移量，即採用多根鋼絞線一端與塔架相連，另一端與地面錨固，以實現對塔架的位移控制。
當塔架產生位移時，鋼絞線則會被相應拉長，為了避免塔架發生較大位移，通常採用大剛度大直徑的風纜進行控制，很明顯這種塔架位移控制效果欠佳且比較浪費材料。因此，有必要對塔架位移主動控制進行研究，以達到根據塔架實際位移進行最優控制，確保塔架受力較好下的安全性。
發明內容
專利目的
《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》目的在於：針對在大跨拱橋施工過程中，2017年前採用大剛度大直徑的風纜進行塔架位移控制的方式，其存在塔架位移控制效果欠佳且比較浪費材料的問題，提供一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其能夠對塔架位移進行主動控制，以達到根據實際需要的最優控制，確保塔架受力較好下的安全性，其控制效果好且節約施工材料。
技術方案
《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》採用的技術方案為：
一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，包括位移檢測裝置、張拉裝置以及控制器，所述位移檢測裝置設於塔架頂部，所述張拉裝置設於風纜地錨端，所述控制器與所述位移檢測裝置、張拉裝置相連線，所述控制器根據所述位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制所述張拉裝置對風纜施加的張拉力大小。
該發明通過設定位移檢測裝置、張拉裝置以及控制器，使用時由控制器根據位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加張拉力，當塔架發生位移時，張拉裝置能對風纜施加張拉力，從而確保塔架處於垂直狀態或小位移偏轉狀態，由於風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，因而無需採用大剛度大直徑的風纜，該系統能夠實現對塔架位移的主動控制，且能夠根據塔架實際位移情況實現最優控制，確保塔架受力較好下的安全性，其控制效果好且節約施工材料，且避免拱肋的大位移反覆變形。
作為該發明的優選方案，所述位移檢測裝置為GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀中的一種。通過採用GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀能夠實現對塔架位移數據的實時測量，其測量精度高且使用方便。
作為該發明的優選方案，所述張拉裝置包括穿心式千斤頂、液壓泵站以及千斤頂支撐架，所述千斤頂支撐架設於承台與穿心式千斤頂之間。通過採用液壓泵站驅動穿心式千斤頂實現對風纜施加張拉力，使得風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，同時將千斤頂支撐架設於承台與穿心式千斤頂之間，實現對千斤頂的支撐作用，該張拉裝置安裝方便且操作簡單，容易實現自動化控制。
作為該發明的優選方案，所述穿心式千斤頂上帶有油缸夾持器。通過在穿心式千斤頂上帶有油缸夾持器，當需要對風纜長時間施加一定張拉力時，則採用油缸夾持器使千斤頂活塞保持一定伸長量，該機械鎖緊的方式更加可靠。
作為該發明的優選方案，還包括設於風纜上的力值感測器。通過在風纜上設定力值感測器，可以實現對風纜受力情況的實時監測，進而保證張拉裝置工作的有效性以及安全性。
作為該發明的優選方案，所述力值感測器包括應變式感測器或磁通量感測器。
該發明還提供一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法，包括以下步驟：
a、安裝位移檢測裝置於塔架頂部；
b、安裝張拉裝置於風纜地錨端；
c、將控制器與位移檢測裝置、張拉裝置進行連線；
d、根據塔架位移檢測數據對風纜施加張拉力。
該拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統的使用方法，通過在塔架頂部安裝位移檢測裝置，在塔架風纜地錨端安裝張拉裝置，同時將控制器與位移檢測裝置、張拉裝置進行連線後，則可以由控制器根據位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加張拉力，從而實現對塔架位移的控制，確保塔架處於垂直狀態，該系統安裝施工方便，使用操作簡單且容易實現自動化控制，進而實現對塔架位移進行主動實時控制。
作為該發明的優選方案，所述步驟a中位移檢測裝置安裝在塔架頂部的兩端或中部位置。由於塔架兩端是塔架受力較大的地方，即塔架兩端是塔架受力發生位移最敏感的位置，通過將位移檢測裝置安裝在塔架頂部的兩端位置，以實現對塔架頂部最大位移情況進行檢測，從而確保對風纜施加的張拉力能夠滿足對塔架位移控制的需要；將位移檢測裝置安裝在塔架頂部的中部位置，使其可以監測塔架整體的位移情況。
作為該發明的優選方案，所述步驟b中張拉裝置安裝在頂部風纜地錨端和中間風纜地錨端。通過在頂部風纜地錨端和中間風纜地錨端安裝張拉裝置，即可實現對塔架頂部風纜和塔架中部風纜進行施加張拉力，從而實現對塔架頂部和塔架中部位移進行同時控制，有利於改善塔架整體的受力情況，保證塔架整體結構的安全性。
作為該發明的優選方案，風纜的張拉方式為風纜中的部分鋼絞線張拉或全部鋼絞線張拉。採用這樣的方案可以根據現場實際施工情況決定風纜的張拉方式，可以提高對風纜張拉施工的靈活性。
有益效果
《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》的有益效果是：
1、該發明通過設定位移檢測裝置、張拉裝置以及控制器，使用時由控制器根據位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加張拉力，當塔架發生位移時，張拉裝置能對風纜施加張拉力，從而確保塔架處於垂直狀態或小位移偏轉狀態，由於風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，因而無需採用大剛度大直徑的風纜，該系統能夠實現對塔架位移的主動控制，且能夠根據塔架實際位移情況實現最優控制，確保塔架受力較好下的安全性，其控制效果好且節約施工材料，且避免拱肋的大位移反覆變形；
2、該發明通過採用GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀能夠實現對塔架位移數據的實時測量，其測量精度高且使用方便；
3、該發明通過採用液壓泵站驅動穿心式千斤頂實現對風纜施加張拉力，使得風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，同時採用千斤頂支撐架實現對千斤頂的支撐作用，該張拉裝置安裝方便且操作簡單，容易實現自動化控制；
4、該發明通過在穿心式千斤頂上帶有油缸夾持器，當需要對風纜長時間施加一定張拉力時，則採用油缸夾持器使千斤頂活塞保持一定伸長量，該機械鎖緊的方式更加可靠；
5、該發明通過在風纜上設定力值感測器，可以實現對風纜受力情況的實時監測，進而保證張拉裝置工作的有效性以及安全性。
附圖說明
圖1為《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統布置示意圖。
圖2為圖1中千斤頂安裝示意圖。
圖3為該發明拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統控制流程圖。
圖中標記：1-塔架，2-位移檢測裝置，3-頂部風纜，4-中間風纜，5-穿心式千斤頂，6-液壓泵站，7-控制器，8-承台，9-工作錨板，10-工具錨板，11-千斤頂支撐架，12-鋼絞線。
附圖說明
技術領域
《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》涉及橋樑施工技術領域，特別涉及一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法。
權利要求
1.一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其特徵在於，包括位移檢測裝置、張拉裝置以及控制器，所述位移檢測裝置設於塔架頂部，所述張拉裝置設於風纜地錨端，所述控制器與所述位移檢測裝置、張拉裝置相連線，所述控制器根據所述位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制所述張拉裝置對風纜施加的張拉力大小。
2.根據權利要求1所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其特徵在於，所述位移檢測裝置為GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀中的一種。
3.根據權利要求1所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其特徵在於，所述張拉裝置包括穿心式千斤頂、液壓泵站以及千斤頂支撐架，所述千斤頂支撐架設於承台與穿心式千斤頂之間。
4.根據權利要求3所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其特徵在於，所述穿心式千斤頂上帶有油缸夾持器。
5.根據權利要求1-4之一所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其特徵在於，還包括設於風纜上的力值感測器。
6.根據權利要求5所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，其特徵在於，所述力值感測器包括應變式感測器或磁通量感測器。
7.一種如權利要求1-6任一所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法，其特徵在於，包括以下步驟：
a、安裝位移檢測裝置於塔架頂部；
b、安裝張拉裝置於風纜地錨端；
c、將控制器與位移檢測裝置、張拉裝置進行連線；
d、根據塔架位移檢測數據對風纜施加張拉力。
8.根據權利要求7所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法，其特徵在於，所述步驟a中位移檢測裝置安裝在塔架頂部的兩端或中部位置。
9.根據權利要求7所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法，其特徵在於，所述步驟b中張拉裝置安裝在頂部風纜地錨端和中間風纜地錨端。
10.根據權利要求9所述的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法，其特徵在於，風纜的張拉方式為風纜中的部分鋼絞線張拉或全部鋼絞線張拉。
實施方式
- 實施例1
該實施例提供一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統；
如圖1-圖3所示，該實施例中的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統，包括位移檢測裝置2、張拉裝置以及控制器，所述位移檢測裝置2設於塔架1頂部，所述張拉裝置設於風纜地錨端，所述控制器與所述位移檢測裝置、張拉裝置相連線，所述控制器7根據所述位移檢測裝置2反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加的張拉力大小。
該實施例中，所述位移檢測裝置2為GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀中的一種。通過採用GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀能夠實現對塔架位移數據的實時測量，其測量精度高且使用方便。
該實施例中，所述張拉裝置包括穿心式千斤頂5、液壓泵站6以及千斤頂支撐架11，所述千斤頂支撐架11設於承台8與穿心式千斤頂5之間。通過採用液壓泵站驅動穿心式千斤頂實現對風纜施加張拉力，使得風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，同時採用千斤頂支撐架實現對千斤頂的支撐作用，該張拉裝置安裝方便且操作簡單，易實現自動化控制。風纜常採用多根鋼絞線12。
該實施例中，所述穿心式千斤頂上帶有油缸夾持器。通過在穿心式千斤頂上帶有油缸夾持器，當需要對風纜長時間施加一定張拉力時，則採用油缸夾持器使千斤頂活塞保持一定伸長量，該機械鎖緊的方式更加可靠。
該實施例中，還包括設於風纜上的力值感測器。通過在風纜上設定力值感測器，可以實現對風纜受力情況的實時監測，進而保證張拉裝置工作的有效性以及安全性。該實施例中，所述力值感測器包括應變式感測器或磁通量感測器。
該發明通過設定位移檢測裝置、張拉裝置以及控制器，使用時由控制器根據位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加張拉力，當塔架發生位移時，張拉裝置能對風纜施加張拉力，從而確保塔架處於垂直狀態或小位移偏轉狀態，由於風纜能根據塔架位移進行及時拉緊，因而無需採用大剛度大直徑的風纜，該系統能夠實現對塔架位移的主動控制，且能夠根據塔架實際位移情況實現最優控制，確保塔架受力較好下的安全性，其控制效果好且節約施工材料，且避免拱肋的大位移反覆變形。
- 實施例2
該實施例提供一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法；
如圖1-圖3所示，該實施例中的拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統使用方法包括以下步驟：
a、安裝位移檢測裝置2於塔架1頂部；
b、安裝張拉裝置於風纜地錨端；
c、將控制器7與位移檢測裝置2、張拉裝置進行連線；
d、根據塔架位移檢測數據對風纜施加張拉力。
該實施例中，所述步驟a中位移檢測裝置2安裝在塔架1頂部的兩端位置。由於塔架兩端是塔架受力較大的地方，即塔架兩端是塔架受力發生位移最敏感的位置，通過將位移檢測裝置安裝在塔架頂部的兩端位置，以實現對塔架頂部最大位移情況進行檢測，從而確保對風纜施加的張拉力能夠滿足對塔架位移控制的需要；當然也可以將位移檢測裝置安裝在塔架頂部的中部位置，使其可以監測塔架整體的位移情況。該實施例中的位移檢測裝置包括GPS測量儀、北斗測量儀或自動全站儀中的一種。
該實施例中，所述步驟b中張拉裝置安裝在頂部風纜3地錨端和中間風纜4地錨端。通過在頂部風纜地錨端和中間風纜地錨端安裝張拉裝置，即可實現對塔架頂部風纜和塔架中部風纜進行施加張拉力，從而實現對塔架頂部和塔架中部位移進行同時控制，有利於改善塔架整體的受力情況，保證塔架整體結構的安全性。該實施例中的張拉裝置包括穿心式千斤頂5、液壓泵站6以及千斤頂支撐架11，安裝時將鋼絞線12穿過承台8、工作錨板9、穿心式千斤頂5、工具錨板10，在穿心式千斤頂5與承台8之間安裝千斤頂支撐架11，同時將液壓泵站與穿心式千斤頂上的油口進行連線。
該實施例中，所述步驟c中將控制器與位移檢測裝置、張拉裝置進行連線，控制器與位移檢測裝置之間可以採用無線連線，以實現將檢測到的塔架位移數據無線傳輸至控制器，控制器與張拉裝置之間可以採用有線連線，即將位移檢測裝置反饋的塔架位移數據傳輸至控制器中，再由控制器控制液壓泵站驅動穿心式千斤頂對風纜進行施加張拉力。
該實施例中，風纜的張拉方式為風纜中的部分鋼絞線張拉或全部鋼絞線張拉。採用這樣的方案可以根據現場實際施工情況決定風纜的張拉方式，可以提高對風纜張拉施工的靈活性。
該實施例中，該系統在使用時為了對工況進行實時回響和進行結構安全控制，還可以在風纜上設定力值感測器，通過在風纜上設定力值感測器，可以實現對風纜受力情況的實時監測，進而保證張拉裝置工作的有效性以及安全性，該實施例中的力值感測器包括應變式感測器或磁通量感測器。
該拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統的使用方法，通過在塔架頂部安裝位移檢測裝置，在塔架風纜地錨端安裝張拉裝置，同時將控制器與位移檢測裝置、張拉裝置進行連線後，則可以由控制器根據位移檢測裝置反饋的塔架位移數據來控制張拉裝置對風纜施加張拉力，從而實現對塔架位移的控制，確保塔架處於垂直狀態，該系統安裝施工方便，使用操作簡單且容易實現自動化控制，進而實現對塔架位移進行主動實時控制。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種拱橋施工纜索吊塔架位移控制系統及使用方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
