斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置及施工方法。该装置包括锚定结构，设于锚定结构上的斜拉索结构，与斜拉索结构连接的加热机构，与斜拉索结构连接的拉索检测机构；加热机构包括设于斜拉索结构上的加热体，与加热体连接的加热电源，与加热电源连接的加热控制器；锚定结构包括与斜拉桥主梁或塔柱连接的套筒结构，套设于套筒结构中的锚定主体结构，斜拉索结构端部穿过套筒结构、并固设于锚定主体结构上；拉索检测机构包括与斜拉索结构和加热控制器连接的应力检测传感器和位移检测传感器。本发明专利技术提供的方案，在精准的施工阶段对斜拉桥主梁节段悬臂浇筑与拼装吊装和张拉时，可减小因温度因素对斜拉桥主梁合龙时存在的线形误差。

Compensation Device for Cable Force Sensing and Temperature Linear Control of Cable and Construction Method

The invention relates to a cable force sensing and temperature linear control compensation device for stayed cables and a construction method. The device includes an anchoring structure, a cable-stayed structure on the anchoring structure, a heating mechanism connected with the cable-stayed structure, and a cable-stayed detection mechanism connected with the cable-stayed structure; a heating mechanism includes a heating body arranged on the cable-stayed structure, a heating power supply connected with the heating body, and a heating controller connected with the heating power supply; and an anchoring structure includes a heating mechanism connected with the main girder or tower column of a cable-stayed bridge. The sleeve structure is sleeved in the main anchoring structure of the sleeve structure. The end of the cable structure passes through the sleeve structure and is fixed on the main anchoring structure. The cable detection mechanism includes the stress detection sensor and the displacement detection sensor connected with the cable structure and the heating controller. The scheme provided by the invention can reduce the linear error when the main girder of a cable-stayed bridge closes due to temperature factors during the cantilever casting, assembling, hoisting and tensioning of the main girder segment of the cable-stayed bridge in the precise construction stage.

【技术实现步骤摘要】
斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置及施工方法
本专利技术涉及桥梁建设
，特别是涉及一种斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置及斜拉桥合龙施工方法。
技术介绍
斜拉桥由斜拉索、塔柱、主梁和桥面系组成，荷载经主梁传给斜拉索、再由斜拉索传到塔柱，形成支承体系受拉，塔柱主梁受压的特大跨桥梁结构体系。特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩的地方架设大跨径的特大桥梁时，斜拉桥是首选的桥型之一。一直以来，在斜拉桥悬臂浇筑与悬臂拼装吊装施工中，实现斜拉桥无应力状态自然精准合龙，是斜拉桥施工控制的理想目标。在传统技术中，在斜拉桥悬臂浇筑和吊(拼)装施工过程中，对斜拉索的张拉相对于放张容易，一般采用斜拉索并通过锚具和夹片拉住主梁节段逐段悬臂浇筑与吊(拼)装施工，张拉过程中通过增加斜拉索拉力，拉紧悬浇或悬拼节段，并使其稳定。但是，当线形与预设线形有偏差时，则需要对斜拉索拉力进行调整，补张以增大拉力，放张以减小拉力。当斜拉索需要放张时，这种状态会存在很大的安全隐患，因此对斜拉索的张拉相对于放张容易。然而，在精准的施工阶段进行主梁节段悬浇与悬拼和张拉时，由于各种因素的影响，特别是在温度控制因素的影响下，会带来制造和安装线形误差，使得斜拉桥主梁悬臂浇筑或悬臂拼装施工过程中实施放索减小拉力的难度较大，会造成主梁合龙时存在较大的线形误差等问题。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置及斜拉桥合龙施工方法，在精准的施工阶段对斜拉桥主梁节段悬臂浇筑与拼装吊装和张拉时，可减小因温度因素对斜拉桥主梁合龙时存在的线形误差。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，包括设于斜拉桥主梁或塔柱上的锚定结构，设于所述锚定结构上的斜拉索结构，与所述斜拉索结构连接的加热机构，以及与所述斜拉索结构连接的拉索检测机构；所述加热机构包括设于所述斜拉索结构上的加热体，与所述加热体连接的加热电源，以及与所述加热电源连接的加热控制器；所述锚定结构包括与斜拉桥主梁或塔柱连接的筒状的套筒结构，以及套设于所述套筒结构中的锚定主体结构，所述斜拉索结构端部穿过所述套筒结构、并固设于所述锚定主体结构上；所述拉索检测机构包括与所述斜拉索结构连接的应力检测传感器和位移检测传感器，所述应力检测传感器和所述位移检测传感器与所述加热控制器连接。可选地，所述锚定结构包括设于所述套筒结构和锚定主体结构之间的绝缘隔离结构；所述锚定主体结构包括套设于所述套筒结构一端的筒状的锚杯，以及设于所述锚杯内部的锚定板；所述绝缘隔离结构隔设于所述锚杯与所述套筒结构之间，所述斜拉索结构一端穿设于所述锚杯中、并固定于所述锚定板上。可选地，所述斜拉索结构包括多根绞合成束的钢绞线或平行钢丝索，多根所述钢绞线或所述平行钢丝索均穿设于所述锚杯中、并固定于所述锚定板上，所述加热体与所述钢绞线或所述平行钢丝索导热设置。可选地，所述加热体包括全长贯通所述斜拉索结构、并与所述钢绞线或所述平行钢丝索导热接触的至少一根加热丝，所述加热丝均与所述加热电源连接。可选地，所述加热机构还包括设于所述斜拉索结构上的温度传感器，所述温度传感器与所述加热控制器连接。此外，本专利技术还提出一种斜拉桥合龙施工方法，包括如下步骤：通过加热机构对斜拉索结构进行加热使其温度升高，调整斜拉桥的两悬臂主梁之间的合龙口高差，使合龙口合龙后的空间位置与设计无应力状态合龙位置一致；吊装(拼装拼接)合龙段主梁至两侧的悬臂主梁之间的合龙口处，实施无应力状态下合龙；或悬臂浇筑合龙段，待混凝土强度达到设计标号后，完成斜拉桥无应力合龙。可选地，在通过加热机构对斜拉索结构进行加热使其温度升高前，还包括如下步骤：在斜拉桥合龙口两侧的悬臂主梁上安装斜拉索结构，并设置与斜拉索结构连接的加热机构和拉索检测机构；测量斜拉桥合龙口两侧的悬臂主梁的位置误差，根据测量的位置误差判断是否需要对斜拉索结构进行调整。可选地，在斜拉桥合龙口两侧的悬臂主梁上安装斜拉索结构，并设置与斜拉索结构连接的加热机构和拉索检测机构时，还包括如下步骤：预先将加热机构的加热体设于斜拉索结构上，并连接温度传感器、应力检测传感器、位移检测传感器于斜拉索结构上；在斜拉桥合龙口两侧的悬臂主梁上安装斜拉索结构时，分别通过锚定结构挂装斜拉索结构的两端于悬臂主梁和塔柱上，并张拉斜拉索结构达到预定拉力，稳定挂拉住悬臂箱梁。可选地，在测量斜拉桥合龙口两侧的悬臂主梁的位置误差，根据测量的位置误差判断是否需要对斜拉索结构进行调整时，还包括如下步骤：测量斜拉桥合龙段两侧的悬臂主梁的轴线、高程、坐标与长度误差；当需要对斜拉索结构的索力进行放张以减小位置误差时，按照预设公式计算斜拉索结构应力应变所需的升温值，并通过加热控制器控制加热电源对加热体加热至所述升温值；所述预设公式为：式中α为钢绞线的线膨胀系数，为1.2×10E-5/℃，Δt为温度的变化量；Ep为斜拉索结构的钢绞线或平行钢丝索的弹性模量，取值1.95×10E5N/mm2；A为钢绞线或平行钢丝索的横截面积总和。可选地，还包括如下步骤：在对两端的悬臂主梁实施无应力状态下进行合龙时和完成合龙后，通过温度传感器、应力检测传感器、位移检测传感器对斜拉索结构的温度、应力应变和索力、位移进行监测。本专利技术提出的技术方案中，根据斜拉索结构在温度变化时可实现热胀冷缩的原理特性，在斜拉桥悬臂浇筑或悬臂拼装节段的斜拉索结构上设置加热机构，以电热力转换原理，实现与斜拉桥合龙温度的精准控制配合，解决合龙中无法解决的正误差放索减小拉力的问题，解决了低于最佳合龙温度的自然合龙温度的协调配合问题。此外，可以以张拉方式调整负误差和高温合龙问题，基本上可以实现最佳合龙温度补偿无应力状态下精准合龙，确保斜拉桥合龙施工质量和安全。而且，由于斜拉桥的斜拉索结构、斜拉桥主梁、塔柱都是良好的导电体，对斜拉索结构的加热必将传递到斜拉桥主梁和塔柱上，使之无法单独实现对斜拉索结构的导电加热。因此，本申请通过设置绝缘隔离结构，对斜拉索结构与斜拉桥主梁(或塔柱)进行绝缘隔离，可对斜拉索结构单独实现导电加热，不会使得对斜拉索结构的加热传递到斜拉桥主梁和塔柱上。因此，可使斜拉桥的斜拉索结构与斜拉桥主梁或塔柱的主体钢结构(或钢筋混凝土及预应力混凝土)隔离，起到绝缘作用；而且，由于斜拉索结构的风振都会带来斜拉桥主梁抖振，通过设置绝缘隔离结构可以防止抖振过程中斜拉桥主梁与用于固定斜拉索结构的锚杯之间发生硬碰撞，避免二者因碰撞带来的损伤；通过设置绝缘隔离结构，还可使得在斜拉桥施工的斜拉索结构安装过程中使索体相对索导管位置尽可能居中，为后期橡胶垫块和将军帽安装提供保证。而且，通过设置与斜拉索结构连接的拉索检测机构和加热控制器，可实现斜拉桥悬臂施工张拉应力数据测量、传导和控制作用，使施工监控数据控制和传导更加精准；实现斜拉桥悬臂施工的精准安全线形调整与精准安全无应力自然状态下的合龙；实现斜拉桥长期健康观测数据测量和传导，精准掌握斜拉桥使用阶段结构应力应变、温度、加速度、以及性能衰变情况，以便制定预防性养护应对和应急方案，确保斜拉桥结构长期安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，包括设于斜拉桥主梁或塔柱上的锚定结构，设于所述锚定结构上的斜拉索结构，与所述斜拉索结构连接的加热机构，以及与所述斜拉索结构连接的拉索检测机构；所述加热机构包括设于所述斜拉索结构上的加热体，与所述加热体连接的加热电源，以及与所述加热电源连接的加热控制器；所述锚定结构包括与斜拉桥主梁或塔柱连接的筒状的套筒结构，以及套设于所述套筒结构中的锚定主体结构，所述斜拉索结构端部穿过所述套筒结构、并固设于所述锚定主体结构上；所述拉索检测机构包括与所述斜拉索结构连接的应力检测传感器和位移检测传感器，所述应力检测传感器和所述位移检测传感器与所述加热控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，包括设于斜拉桥主梁或塔柱上的锚定结构，设于所述锚定结构上的斜拉索结构，与所述斜拉索结构连接的加热机构，以及与所述斜拉索结构连接的拉索检测机构；所述加热机构包括设于所述斜拉索结构上的加热体，与所述加热体连接的加热电源，以及与所述加热电源连接的加热控制器；所述锚定结构包括与斜拉桥主梁或塔柱连接的筒状的套筒结构，以及套设于所述套筒结构中的锚定主体结构，所述斜拉索结构端部穿过所述套筒结构、并固设于所述锚定主体结构上；所述拉索检测机构包括与所述斜拉索结构连接的应力检测传感器和位移检测传感器，所述应力检测传感器和所述位移检测传感器与所述加热控制器连接。2.根据权利要求1所述的斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述锚定结构包括设于所述套筒结构和锚定主体结构之间的绝缘隔离结构；所述锚定主体结构包括套设于所述套筒结构一端的筒状的锚杯，以及设于所述锚杯内部的锚定板；所述绝缘隔离结构隔设于所述锚杯与所述套筒结构之间，所述斜拉索结构一端穿设于所述锚杯中、并固定于所述锚定板上。3.根据权利要求2所述的斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述斜拉索结构包括多根绞合成束的钢绞线或平行钢丝索，多根所述钢绞线或所述平行钢丝索均穿设于所述锚杯中、并固定于所述锚定板上，所述加热体与所述钢绞线或所述平行钢丝索导热设置。4.根据权利要求3所述的斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述加热体包括全长贯通所述斜拉索结构、并与所述钢绞线或所述平行钢丝索导热接触的至少一根加热丝，所述加热丝均与所述加热电源连接。5.根据权利要求4所述的斜拉索索力传感与温度线形控制补偿装置，其特征在于，所述加热机构还包括设于所述斜拉索结构上的温度传感器，所述温度传感器与所述加热控制器连接。6.一种斜拉桥合龙施工方法，其特征在于，包括如下步骤：通过加热机构对斜拉索结构进行加热使其温度升高，调整斜拉桥的两悬臂主梁之间的合龙口高差，使合龙口合龙后的空间位置与设计无...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑义，何仔僷，许鑫，代士兵，刘旭，祝良红，汤长远，郑宏伟，王同民，覃作伟，赵荣，余昆，祝贤洲，游其勇，王永红，何晓鸣，
申请(专利权)人：中铁大桥局第七工程有限公司，秭归县交通运输局，秭归县屈乡交通建设开发有限公司，武汉工大研究所有限责任公司，武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42