一种索塔塔柱应力的精确调整方法技术

本申请涉及一种索塔塔柱应力的精确调整方法，涉及桥梁施工领域，其包括以下步骤：获取横撑的目标顶升力P、塔柱底端的目标应力σ、以及塔柱的目标横向偏位f；根据σ和f，获取应力的阈值和横向偏位的阈值；确定计划顶升次数n，以及每一次横撑顶升的设定顶升力，设定顶升力满足：第i次顶升的设定顶升力为第i次顶升所分配的增量顶升力与第i‑1次顶升的设定顶升力之和；对塔柱进行第1次顶升；获取塔柱底端的实际应力σ

【技术实现步骤摘要】
一种索塔塔柱应力的精确调整方法
本申请涉及桥梁施工领域，特别涉及一种索塔塔柱应力的精确调整方法。
技术介绍
目前斜拉桥索塔的横桥向形式常采用A形、倒Y形、宝塔式、钻石式等；索塔塔柱的横截面常采用实心或空心，截面形式可采用矩形、I字形、箱形或多边形；为方便和快速施工，一般将索塔塔柱竖向分成多个节段，逐节施工，施工过程中主要依靠已施工节段承受本身结构自重、施工荷载等。当索塔塔柱存在横桥向倾斜时，主塔会承受索塔塔柱自重和施工荷载产生的偏心荷载；在施工到一定高度，索塔塔柱根部外侧混凝土会出现拉应力，当拉应力足够大时，混凝土会开裂，结构受到破坏，出现安全风险，所以当施工到一定高度时，会设置一道或多道水平横撑，将横桥向的左右两侧索塔塔柱支撑起来，用于抵抗偏心荷载，保证索塔塔柱结构在施工过程中的安全，使施工继续安全进行下去。相关技术中，常用的水平横撑为主动式横撑。主动式横撑是将横撑分成两节段，两个水平横撑节段分别安装在左右两侧索塔塔柱上后，暂不锁定，先使用顶升机构对横撑施加预设的水平顶升力，顶升到位后再锁定横撑，后期随着塔柱施工，横撑轴力缓慢增加。设置横撑的主要目的是改善索塔塔柱受力和控制塔柱横向偏位，但是上述横撑在具体实施时存在显著缺陷，不能完全实现目的，存在的主要问题有：(1)改善索塔塔柱受力实际效果没有验证，没有具体数据支撑；(2)一次安装完成后，后续不能再进行调整，不能根据实际情况多次改善索塔受力；(3)一次性顶升到位，可能会造成索塔塔柱根部受拉应力，导致混凝土塔柱开裂甚至倾覆，影响塔柱的施工安全，以及可能会造成索塔塔柱的横向偏位过大，影响塔柱的垂直度。
技术实现思路
本申请实施例提供一种索塔塔柱应力的精确调整方法，以解决相关技术中顶升效果无法验证，以及通过一次性顶升到位，可能会造成索塔塔柱根部受拉应力，导致混凝土塔柱开裂，影响塔柱的施工安全，甚至可能会造成索塔塔柱的横向偏位过大，影响塔柱的垂直度的问题。第一方面，提供了一种索塔塔柱应力的精确调整方法，其包括以下步骤：获取横撑的目标顶升力P、塔柱底端的目标应力σ、以及塔柱的目标横向偏位f；根据σ和f，获取应力的阈值和横向偏位的阈值；确定计划顶升次数n，以及每一次所述横撑顶升的设定顶升力，所述设定顶升力满足：第i次顶升的设定顶升力为第i次顶升所分配的增量顶升力与第i-1次顶升的设定顶升力之和，其中，第i次顶升所分配的增量顶升力为：将所述横撑的目标顶升力P分成n份，第i份所占的份数，i＝1,2，...，n；按照对应的设定顶升力，对所述塔柱进行第1次顶升；获取塔柱底端的实际应力σ实际，以及塔柱的实际横向偏位f实际；判断σ实际是否超过应力的阈值，以及f实际是否超过横向偏位的阈值；若σ实际未超过应力的阈值，且f实际未超过横向偏位的阈值，则继续下一次顶升，并重新获取σ实际和f实际；否则，则停止顶升，并锁定所述横撑。一些实施例中：所述塔柱底端设有应力监测装置，所述应力监测装置用于监测所述塔柱底端的实际应力σ实际；所述应力监测装置包括四个应力传感器组，所述塔柱的两个柱体上，各设有两个应力传感器组，所述应力传感器组包括两个关于所述塔柱的横向中心线对称分布的应力传感器；在判断出σ实际未超过应力的阈值，且f实际未超过横向偏位的阈值之后，且在继续下一次顶升之前，还包括以下步骤：获取所有的应力传感器测量的应力值；计算所有的所述应力传感器组所包含的两个应力传感器的比值；判断四个比值是否在预设的安全扭转范围内；若四个比值中有至少有两个比值不在预设的安全扭转范围，则判断所述塔柱发生了扭转，并对所述塔柱进行扭转纠偏；否则，则判断所述塔柱未发生扭转，并继续下一次顶升。一些实施例中：所述横撑包括两个子横撑，两个所述子横撑沿纵桥向对称分布；所述子横撑第i次顶升所分配的增量顶升力为第i次顶升所述横撑所分配的增量顶升力的一半；对所述塔柱进行扭转纠偏，具体包括以下步骤：确定计划纠偏次数m，以及每一次位于小应力侧的子横撑顶升的纠偏顶升力，所述纠偏顶升力满足：第j次纠偏的纠偏顶升力为第j次纠偏所分配的增量纠偏顶升力与第j-1次纠偏的纠偏顶升力之和，其中，第j次纠偏所分配的增量纠偏顶升力为:将所述子横撑的下一次顶升所分配的增量顶升力分成m份，第j份所占的份数，j＝1,2，...，m；按照对应的纠偏顶升力，通过所述子横撑对所述塔柱进行第1次纠偏；获取σ实际和f实际；判断σ实际是否超过应力的阈值，以及f实际是否超过横向偏位的阈值；若σ实际超过应力的阈值，或f实际超过横向偏位的阈值，则停止纠偏，并锁定两个所述子横撑；否则，则再次判断四个比值是否在预设的安全扭转范围内；若四个比值中有至少有两个比值不在预设的安全扭转范围，则继续进行下一次纠偏，并重新获取σ实际和f实际；否则，则判断所述塔柱完成扭转纠偏，并使两个所述子横撑继续进行下一次顶升。一些实施例中，将所述横撑的目标顶升力P分成n等份。一些实施例中，当对塔柱进行第n次顶升后，σ实际仍未超过应力的阈值，且f实际也仍未超过横向偏位的阈值时：根据n次顶升的顶升力及该顶升力对应的σ实际和f实际，获取顶升力P的增量ΔP，对所述塔柱增加ΔP的顶升，并锁定所述横撑。一些实施例中，根据n次顶升的顶升力及该顶升力对应的σ实际和f实际，获取顶升力P的增量ΔP，具体包括以下步骤：根据n次顶升的顶升力及该顶升力对应的σ实际和f实际，拟合顶升力与σ实际之间的曲线，以及顶升力与f实际之间的曲线；根据所述曲线，获取当σ实际为σ时的顶升力，以及f实际为f时的顶升力，并对两个所述顶升力求平均值，获得最终顶升力P最终；根据P最终与P之间的差值，计算得到ΔP。一些实施例中：所述塔柱底端设有应力监测装置，所述应力监测装置用于监测所述塔柱底端的实际应力σ实际；所述应力监测装置包括四个应力传感器组，所述塔柱的两个柱体上，各设有两个应力传感器组，所述应力传感器组包括两个关于所述塔柱的横向中心线对称分布的应力传感器；所述目标应力σ包括内侧目标应力σ内和外侧目标应力σ外；所述应力的阈值包括内侧应力的阈值和外侧应力的阈值；所述实际应力σ实际包括内侧实际应力σ实际内和外侧实际应力σ实际外，所述内侧实际应力σ实际内为位于两个所述柱体内侧的四个应力传感器测量的应力的平均值；所述外侧实际应力σ实际外为位于两个所述柱体外侧的四个应力传感器测量的应力的平均值；判断σ实际是否超过应力的阈值，具体为判断σ实际内是否超过内侧应力的阈值，以及σ实际外是否超过外侧应力的阈值。一些实施例中，所述内侧应力的阈值和所述外侧应力的阈值分别为1.05σ内和1.05σ外。一些实施例中：所述塔柱顶端设有横向偏位监测装置，所述横向偏位监测装置用于监测所述塔柱的实际横向偏位f实际；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种索塔塔柱应力的精确调整方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n获取横撑(1)的目标顶升力P、塔柱(2)底端的目标应力σ、以及塔柱(2)的目标横向偏位f；/n根据σ和f，获取应力的阈值和横向偏位的阈值；/n确定计划顶升次数n，以及每一次所述横撑(1)顶升的设定顶升力，所述设定顶升力满足：第i次顶升的设定顶升力为第i次顶升所分配的增量顶升力与第i-1次顶升的设定顶升力之和，其中，第i次顶升所分配的增量顶升力为：将所述横撑(1)的目标顶升力P分成n份，第i份所占的份数，i＝1,2，...，n；/n按照对应的设定顶升力，对所述塔柱(2)进行第1次顶升；/n获取塔柱(2)底端的实际应力σ

【技术特征摘要】
1.一种索塔塔柱应力的精确调整方法，其特征在于，其包括以下步骤：
获取横撑(1)的目标顶升力P、塔柱(2)底端的目标应力σ、以及塔柱(2)的目标横向偏位f；
根据σ和f，获取应力的阈值和横向偏位的阈值；
确定计划顶升次数n，以及每一次所述横撑(1)顶升的设定顶升力，所述设定顶升力满足：第i次顶升的设定顶升力为第i次顶升所分配的增量顶升力与第i-1次顶升的设定顶升力之和，其中，第i次顶升所分配的增量顶升力为：将所述横撑(1)的目标顶升力P分成n份，第i份所占的份数，i＝1,2，...，n；
按照对应的设定顶升力，对所述塔柱(2)进行第1次顶升；
获取塔柱(2)底端的实际应力σ实际，以及塔柱(2)的实际横向偏位f实际；
判断σ实际是否超过应力的阈值，以及f实际是否超过横向偏位的阈值；
若σ实际未超过应力的阈值，且f实际未超过横向偏位的阈值，则继续下一次顶升，并重新获取σ实际和f实际；
否则，则停止顶升，并锁定所述横撑(1)。


2.如权利要求1所述的索塔塔柱应力的精确调整方法，其特征在于：
所述塔柱(2)底端设有应力监测装置(3)，所述应力监测装置(3)用于监测所述塔柱(2)底端的实际应力σ实际；
所述应力监测装置(3)包括四个应力传感器组，所述塔柱(2)的两个柱体(20)上，各设有两个应力传感器组，所述应力传感器组包括两个关于所述塔柱(2)的横向中心线对称分布的应力传感器(30)；
在判断出σ实际未超过应力的阈值，且f实际未超过横向偏位的阈值之后，且在继续下一次顶升之前，还包括以下步骤：
获取所有的应力传感器(30)测量的应力值；
计算所有的所述应力传感器组所包含的两个应力传感器(30)的比值；
判断四个比值是否在预设的安全扭转范围内；
若四个比值中有至少有两个比值不在预设的安全扭转范围，则判断所述塔柱(2)发生了扭转，并对所述塔柱(2)进行扭转纠偏；
否则，则判断所述塔柱(2)未发生扭转，并继续下一次顶升。


3.如权利要求2所述的索塔塔柱应力的精确调整方法，其特征在于：
所述横撑(1)包括两个子横撑(10)，两个所述子横撑(10)沿纵桥向对称分布；所述子横撑(10)第i次顶升所分配的增量顶升力为第i次顶升所述横撑(1)所分配的增量顶升力的一半；
对所述塔柱(2)进行扭转纠偏，具体包括以下步骤：
确定计划纠偏次数m，以及每一次位于小应力侧的子横撑(10)顶升的纠偏顶升力，所述纠偏顶升力满足：第j次纠偏的纠偏顶升力为第j次纠偏所分配的增量纠偏顶升力与第j-1次纠偏的纠偏顶升力之和，其中，第j次纠偏所分配的增量纠偏顶升力为:将所述子横撑(10)的下一次顶升所分配的增量顶升力分成m份，第j份所占的份数，j＝1,2，...，m；
按照对应的纠偏顶升力，通过所述子横撑(10)对所述塔柱(2)进行第1次纠偏；
获取σ实际和f实际；
判断σ实际是否超过应力的阈值，以及f实际是否超过横向偏位的阈值；
若σ实际超过应力的阈值，或f实际超过横向偏位的阈值，则停止纠偏，并锁定两个所述子横撑(10)；
否则，则再次判断四个比值是否在预设的安全扭转范围内；
若四个比值中有至少有两个比值不在预设的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗力军，蔡正东，李翀，崔军，李卫东，郭松，郭存伟，朱凡凡，曹明明，谢国武，王克兵，李苏洋，阮希贤，肖贵凯，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，武汉武铁工程项目管理有限公司，中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42