一种连续拱桥快速安全施工与智能监测控制方法技术

本发明专利技术属于基于卫星导航或图像处理的智能监测信号接收与处理系统、智能控制拉索、智能张拉控制系统等战略性新兴产业在桥梁施工领域中的应用。一种连续拱桥快速安全施工与智能监测控制方法，采用单幅拱肋施工，安装新拱肋节段时，即刻张拉扣索，采用智能控制索的方式保证桥墩与扣塔处于平衡状态，新安装的节段不再处于悬臂状态，法兰受力很小，之前节段的扣索索力变化也很小。本发明专利技术节约了超过一半的扣索用量，减少了缆吊系统的横向移动次数，大幅缩短了施工工期。本发明专利技术提出的智能控制索平衡中墩不平衡力的施工方法能用于连续拱桥的施工，单拱肋施工方法也能应用于单跨拱桥的施工。本发明专利技术具有有较大推广应用价值，具有良好的经济效益和社会效益。的经济效益和社会效益。的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种连续拱桥快速安全施工与智能监测控制方法


[0001]本专利技术属于卫星导航智能监测信号接收与处理系统、智能控制拉索、智能张拉控制系统等智能监测与控制系统装置所属的智能制造装备、卫星及应用产业等战略性新兴产业在桥梁施工
，具体涉及一种双跨或多跨连续拱桥快速安全施工与智能监测控制方法。

技术介绍

[0002]交通是兴国之要，强国之基，随着交通强国国家战略的深入实施，越来越多的大跨桥梁正在修建。其中，当需跨越相邻的双峡谷或多峡谷类地貌时，或当需连接三个或多个相邻的岛屿时，双跨或多跨连续拱桥是最具有竞争力的大跨桥型之一。
[0003]郑皆连提出的拱桥斜拉扣挂施工方法已成为当前大跨拱桥常规的施工方法，缆索吊装系统可将拱肋节段吊运至安装位置，而斜拉扣挂系统则是保证拱圈线型及拱肋合龙精度的关键施工工艺。对于单跨拱桥斜拉扣挂安装拱肋节段，其工艺已较为成熟，施工顺序一般为：(1)斜拉扣挂安装其中一幅拱肋的节段；(2)横向移动缆索吊装系统；(3)安装另一幅拱肋的节段；(4)安装横撑；(5)继续安装拱肋的节段；(6)重复上述(2)(3)(4)步骤，直至完成拱肋的安装。
[0004]对于双跨或多跨连续拱桥的施工，以双跨连续拱桥为例，中墩及其上的扣塔扣挂拱肋节段时，由于节段安装存在先后顺序，中墩左右两侧节段存在不对称、不平衡的工况，对中墩及其上的扣塔受力不利。目前，斜拉扣挂安装拱肋节段的工艺，在双跨或多跨连续拱桥中应用还不多，现阶段研究仍不成熟。以双跨连续拱桥为例，两跨的左幅和右幅(共4幅)拱肋同时施工方法介绍如下。图1为在中墩上扣挂拱肋的施工示意(以拱肋第
③
节段为例)，其施工顺序一般为：(1)安装缆索系统在左幅(假设先施工左幅)拱肋相应位置；(2)采用缆吊系统吊运左幅拱肋第
③
节段至中墩右侧相应位置；(3)中墩右侧第
③
节段与已安装的第
②
节段采用内法兰临时连接，此时在中墩左侧拱肋上使用常规拉索(连接拱肋节段与地面)平衡右侧拱肋的自重，保证中墩处于竖直平衡状态；(4)中墩左侧第
③
节段拱肋就位，接头安装内法兰时同步放松拱肋和地面之间的拉索；(5)中墩左右两节拱肋同时张拉第
③
对扣索，以保持中墩平衡；(6)按此顺序安装左幅拱肋的节段；(7)横向移动缆索吊装系统至右幅拱肋位置；(8)采用相同方式安装右幅拱肋的节段；(9)横向移动缆吊系统至横撑位置，安装横撑；(10)重复上述步骤，逐步扣挂拱肋，直至完成中墩拱肋安装。
[0005]上述的双跨连续拱桥现有施工方法存在以下问题：
[0006](1)新节段通过内法兰临时连接，为悬臂状态，法兰受力过大，有失效的可能，存在安全隐患。
[0007](2)新节段就位后，该节段的扣索尚未张拉，新节段的自重会导致前一节段的扣索索力明显增大，因此扣索截面积需求大，扣索用量大，存在扣索浪费现象。
[0008](3)每个节段安装时，常规拉索均需更换锚点的位置，工序较为复杂，导致工期增加。
[0009](4)四个拱肋同时施工，缆吊系统横向移动次数多，每次安装至横撑位置均需移动缆吊系统，施工难度大，导致工期增加。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种连续拱桥快速安全施工及其智能监测控制方法，该方法可降低扣索用量、大幅提高工作效率，显著缩短施工工期，对双跨或多跨连续拱桥的快速和安全施工具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0011]本专利技术提出了一种连续拱桥的快速安全施工与智能监测控制方法，适用于单幅拱肋施工的双跨和多跨连续拱桥。以双跨连续拱桥为例，拱肋1包括4个子拱肋，分别为左跨左幅拱肋101、左跨右幅拱肋102、右跨左幅拱肋103、右跨右幅拱肋104，其中一个子拱肋可划分为若干个拱肋节段。中墩2为两跨拱肋1中间的一个桥墩，边墩3是两跨拱肋1边上的两个桥墩。缆索吊装系统4可将拱肋节段吊运至安装位置，主要包括缆塔401和承重索402，缆塔401可设置在边墩3上，如有需要亦可单独设置(如图2右缆塔401)，缆索吊装系统4在本专利技术的施工方法中采用常规方法操作，不再赘述。斜拉扣挂系统5是保证拱圈线型及拱肋合龙精度的关键施工子系统，主要包括扣索501，扣索下锚点502、扣索上锚点503、扣塔504。扣塔504一般设置于中墩2或边墩3的桥墩顶部，扣索下锚点502设置于拱肋节段上，扣索上锚点503一部分设置于中墩2或边墩3上，另一部分设置于扣塔504上。
[0012]对于连续拱桥的施工，中墩2及其上的扣塔504扣挂拱肋节段时，因节段安装的先后顺序，中墩2左右两侧节段存在不对称、不平衡工况，对中墩2及其上的扣塔504受力不利。并且，双拱肋同时施工的施工工艺导致施工速度较慢。针对这两个问题，本专利技术提出了一种连续拱桥的快速安全施工与智能监测控制方法。本专利技术的施工方法安全、简便，可有效缩短工期进而节约造价，具有较大的应用价值与良好的经济效益和社会效益。
[0013]本专利技术的技术方案如下：
[0014]一种连续拱桥快速安全施工与智能监测控制方法，适用于双跨和多跨连续拱桥，对于双跨连续拱桥，该方法先将左跨左幅拱肋101和右跨左幅拱肋103两个左幅拱肋进行斜拉扣挂安装，直至左跨左幅拱肋101和右跨左幅拱肋103的所有节段扣挂安装完成，并进行合龙；合龙后，拆卸扣索501，形成单拱肋合龙状态；随后将不包括缆塔401的缆索吊装系统4横向移动至右幅拱肋位置，吊装并使用左幅拆卸下来的扣索501扣挂安装左跨右幅拱肋102和右跨右幅拱肋104，直至右幅拱肋所有节段扣挂安装完成，合龙后拆卸扣索501；然后，再次横向移动不包括缆塔401的缆索吊装系统4至横撑7位置，吊运并安装横撑7，使左右两幅拱肋连接在一起，形成双拱肋整体受力状态；最后，完成双拱肋合龙后的其他工序，完成拱桥的施工；
[0015]拱肋节段就位后，张拉对应的扣索501，中墩2及其上的扣塔504的不平衡力通过智能控制索6平衡，智能控制索6的地锚锚固于边墩3的基础上；其中，智能控制索6为常规钢绞线或光纤FRP复合智能拉索；智能控制索6的索力通过力学分析方法求解，或通过保证扣塔504顶部水平位移为零的方式确定索力的值；在扣塔504顶部安装基于卫星导航或图像处理的智能监测信号接收与处理系统，实时监测扣塔504顶部的水平位移，该位移输入到智能控制索6下端部安装的张拉控制系统中，当扣塔504顶部位移发生变化超过设定阈值时，调节智能控制索6的索力，使扣塔504顶部位移恢复为0或在设定阈值范围内，实时保证中墩2及
其上的扣塔504处于竖直平衡状态；从拱脚开始至拱顶对拱肋节段进行编号，拱脚处的拱肋节段为第1个，拱顶处的拱肋节段为第z个；第1个～第x个拱肋节段不平衡状态时无需设置智能控制索6，其不平衡力通过中墩2自身的刚度承担；x的数值需基于有限元模型分析软件计算确定，以中墩2底部不出现拉应力且扣塔504顶部最大水平位移满足施工安全要求为控制指标；第(x+1)个～第y个拱肋节段的扣索上锚点503锚固在中墩2墩身混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续拱桥快速安全施工与智能监测控制方法，适用于单幅拱肋施工的双跨和多跨连续拱桥，其特征在于，对于双跨连续拱桥，该方法先将左跨左幅拱肋(101)和右跨左幅拱肋(103)两个左幅拱肋进行斜拉扣挂安装，直至左跨左幅拱肋(101)和右跨左幅拱肋(103)的所有节段扣挂安装完成，并进行合龙；合龙后，拆卸扣索(501)，形成单拱肋合龙状态；随后将不包括缆塔(401)的缆索吊装系统(4)横向移动至右幅拱肋位置，吊装并使用左幅拆卸下来的扣索(501)扣挂安装左跨右幅拱肋(102)和右跨右幅拱肋(104)，直至右幅拱肋所有节段扣挂安装完成，合龙后拆卸扣索(501)；然后，再次横向移动不包括缆塔(401)的缆索吊装系统(4)至横撑(7)位置，吊运并安装横撑(7)，使左右两幅拱肋连接在一起，形成双拱肋整体受力状态；最后，完成双拱肋合龙后的其他工序，完成拱桥的施工；拱肋节段就位后，张拉对应的扣索(501)，中墩(2)及其上的扣塔(504)的不平衡力通过智能控制索(6)平衡，智能控制索(6)的地锚锚固于边墩(3)的基础上；其中，智能控制索(6)为钢绞线或光纤FRP复合智能拉索；智能控制索(6)的索力通过力学分析方法求解，或通过保证扣塔(504)顶部水平位移为零的方式确定索力的值；在扣塔(504)顶部安装基于卫星导航或图像处理的智能监测信号接收与处理系统，实时监测扣塔(504)顶部的水平位移，该位移输入到智能控制索(6)下端部安装的张拉控制系统中，当扣塔(504)顶部位移发生变化超过设定阈值时，调节智能控制索(6)的索力，使扣塔(504)顶部位移恢复为0或在设定阈值范围内，实时保证中墩(2)及其上的扣塔(504)处于竖直平衡状态；从拱脚开始至拱顶对拱肋节段进行编号，拱脚处的拱肋节段为第1个，拱顶处的拱肋节段为第z个；第1个～第x个拱肋节段不平衡状态时无需设置智能控制索(6)，其不平衡力通过中墩(2)自身的刚度承担；x的数值需基于有限元模型分析软件计算确定，以中墩(2)底部不出现拉应力且扣塔(504)顶部最大水平位移满足施工安全要求为控制指标；第(x+1)个～第y个拱肋节段的扣索上锚点(503)锚固在中墩(2)墩身混凝土中，此时智能控制索(6)在中墩(2)上的锚点均设置于中墩(2)顶部；第(y+1)个～第z个拱肋节段的扣索上锚点设置于中墩扣塔(504)上，此时智能控制索(6)在扣塔(504)上的锚点设置于扣塔(504)上与扣索相对应的位置；依次按顺序安装拱肋节段，不平衡状态时，智能控制索(6)调整至所需...

【专利技术属性】
技术研发人员：安永辉，郑皆连，陈晓煌，郭晓，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：