[实用新型]大型桥梁深水预制基础定位沉放控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程技术领域，尤其是一种大型桥梁深水预制基础定位沉放控制系统。

背景技术

随着桥梁建设从内陆向外海发展，桥梁建设条件越来越复杂。如日本的明石海峡大桥通航净空1500m×65m，海峡中央最大水深110m，主塔处水深达45m，海域最大海流流速达到4.5m/s，索塔基础采用直径80m、高70m的圆形设置双壁钢沉箱基础，总重量达到19000吨。希腊的里翁-安蒂里翁大桥通航净空300m×65m，科林斯海湾水深达到65m，海流最大流速也超过4m/s，大桥主塔采用90m直径沉箱基础。上述跨海桥梁处于近海，虽然水很深，海流影响大，但波浪影响较小。

但是，对于外海海峡修建的跨海桥梁，如我国规划建设的琼州海峡大桥，主通航孔的通航净空达到2650m×73m，工程海域不仅水深、流急，而且波浪巨大，观测到的最大波高已超过12m。如果在琼州海峡建设跨海大桥，桥梁的基础规模巨大，基础施工期波浪影响很大。我国的台湾海峡、印尼的巽他海峡上修建跨海桥梁，也将面临同样严峻的挑战。

外海跨海大桥的基础规模很大，一般采用预制基础。在预制基础的定位沉放过程中，波浪、海流影响很大，很难获得较长时间的良好海况作为施工窗口期，预制基础的高精度定位沉放和施工安全面临巨大的挑战。

因此，跨海桥梁深水预制基础定位沉放过程中，迫切需要研发定位沉放控制系统，有效控制预制基础在波浪、海流作用下的运动，确保预制基础的施工安全和定位精度。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本实用新型的主要目的是为解决现有技术的不足，提供一种用于大型桥梁深水预制基础定位沉放的控制系统，以确保预制基础的高精度定位沉放和施工安全。

(二)技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供了一种大型桥梁深水预制基础定位沉放控制系统，该系统包括动力定位系统1、系泊系统2、GPS定位装置3、C型浮式防波堤4和控制平台5，其中：动力定位系统1包括N个定位船6，其中2n个定位船6沿波浪主导方向对称布置在预制基础7两侧，N为大于或等于4的自然数，n为大于或等于1的自然数；系泊系统2包括M个系泊缆8、M个力传感器9和M个力调节器10，其中M为大于或等于N的自然数；系泊缆8两端分别固定在预制基础7和定位船6上，在系泊缆8上布置力传感器9和力调节器10；GPS定位装置3布置在预制基础7顶面K个控制点上，同步监测预制基础7下沉过程中K个控制点的三维坐标实时动态信息，其中K为大于或等于4的自然数；C型浮式防波堤4布置在动力定位系统1外围海域迎浪方向，由多组按C字型排列的浮式消浪单元11连接组成，用以改善预制基础7施工窗口期的波浪影响；控制平台5包括信息采集系统15和分析控制系统16，均安装在定位船6上，控制预制基础7定位沉放在预设位置范围内。

上述方案中，所述系泊系统2中的力传感器9是用来实时监测系泊缆8轴力大小变化的装置，所述系泊系统2中的力调节器10通过控制卷扬机实现对系泊缆8轴力的调节。

上述方案中，所述GPS定位装置3实时监测预制基础7下沉过程中K个控制点的三维坐标实时动态信息，进而获取预制基础7下沉过程中的实时动态运动响应。

上述方案中，所述C型浮式防波堤4中的浮式消浪单元11通过锚固装置12锚固在海床上。

上述方案中，所述C型浮式防波堤4的宽度D为浮式消浪单元11宽度A的2～3倍，浮式消浪单元11的宽度A为波浪的波长L的1/10～1/2，浮式消浪单元11的高度B为波浪的波高H的1/2～2倍，其中水面以上高度b为总高度B的1/3～1/2。

上述方案中，所述C型浮式防波堤4中，每个消浪单元11具有侧面开孔的消浪隔室13，在消浪隔室13内设置有隔板，隔板上随机布置有多个消浪孔，并且在消浪隔室13内填充有消浪材料14。

上述方案中，当波浪通过C型浮式防波堤4中的消浪单元11时，消浪隔室13隔板上随机布置的消浪孔和消浪隔室13内的消浪材料14能够将波浪水质点的运动轨迹打乱，波浪运动能量被耗散，经过多个消浪单元11的逐步耗能，最终通过C型浮式防波堤4的波浪波高被大幅减小，波浪能量大幅降低，进而能够显著改善预制基础7施工窗口期的波浪影响。

上述方案中，所述信息采集系统15通过无线方式采集GPS定位装置3监测的预制基础7下沉过程中K个控制点的三维坐标实时动态信息，以及力传感器9同步监测的M个系泊缆8轴力实时信息。