[发明专利]一种钢管混凝土系杆拱桥拱座水平位移监测与控制系统

说明书

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其是一种钢管混凝土系杆拱桥拱座水平位移监测与控制系统，包括系杆拱桥、千斤顶及控制装置，所述系杆拱桥包括桥体、系杆及拱座，所述拱座设有两个，且分别与所述桥体的两端连接，两所述拱座背向的一侧均设有脚撑，所述系杆滑动穿设于两所述拱座，且两端均依次穿过所述拱座及所述脚撑，所述系杆位于所述撑脚与所述拱座之间套设有锚具，所述锚具一端与所述拱座连接，且用于所述系杆的滑动连接；所述千斤顶用于所述系杆的夹持固定，且一端与所述撑脚抵接，以控制所述拱座的水平位移；控制装置用于自动控制所述千斤顶的伸长。本发明提供能够实时干预拱座的水平位移，保证系杆拱桥在施工过程中的安全。

技术领域

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其是一种钢管混凝土系杆拱桥拱座水平位移监测与控制系统。

背景技术

拱桥在竖向荷载作用下拱脚产生水平推力，水平推力能够有效降低拱肋截面上的弯矩，保证拱肋处于轴心受压或是小偏压的受力状态，因此拱桥的跨越能力较强，且能够充分利用石材、混凝土和钢管混凝土等材料的承压特性，但过大的拱脚水平推力对地基承载力要求较高，一般在平原地区或是软弱地基层上修建有推力拱桥成本较高，为此工程师提出系杆拱桥的概念，通过系杆平衡拱座的水平推力，不仅降低了拱桥对地基水平承载力的要求，同时提高了拱桥的适用范围，使拱桥在平原地区同样具有极强的竞争力。系杆和拱肋通过拱座进行连接，拱座的安全性和耐久性对整个拱桥的正常运行至关重要，必须在施工过程中保证拱座的质量，因此拱座的施工监控是整个系杆拱桥施工监控的重点。

钢管混凝土系杆拱桥施工时一般先修建拱座，然后吊装钢管拱肋，此时钢管拱肋自身重力产生的荷载效应传递到拱座上，对拱座产生水平推力，受拉区有出现裂缝的可能，钢管拱肋合龙之后灌注混凝土，混凝土自重大，对拱座的水平推力非常大，如果不采取控制措施将使得拱座产生较大的水平位移，超出设计要求，对拱座和整个拱桥的安全性带来隐患。

为保证拱座的水平位移满足要求，当前施工时通过张拉临时系杆来平衡拱座承受的水平推力，但目前这种调节方式是被动的，依赖于人工经验的，例如在灌注完某一根钢管内的混凝土后，如果发现拱座水平位移超限，则进行一次系杆力调整，但很明显这只是一种事后补救的调整方式，因为混凝土灌注过程中拱座的水平位移可能已经超限了，已经对拱座产生了不可逆的损伤，同时由于拱座难以准确模拟，往往难以准确求出系杆力具体调整数值，这就存在调节过大或过小的风险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种钢管混凝土系杆拱桥拱座水平位移监测与控制系统，能够实时干预拱座的水平位移，保证系杆拱桥在施工过程中的安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土系杆拱桥拱座水平位移监测与控制系统，包括系杆拱桥、千斤顶及控制装置，

所述系杆拱桥包括桥体、系杆及拱座，所述拱座设有两个，且分别与所述桥体的两端连接，两所述拱座背向所述桥体的一侧均设有脚撑，所述系杆两端均依次滑动穿过所述拱座及所述脚撑，所述系杆位于所述脚撑与所述拱座之间套设有锚具，所述锚具一端与所述拱座连接，另一端设置有用于夹紧所述系杆的夹具，所述千斤顶分别设于所述系杆的两端，其一端固定在所述脚撑上，另一端与所述系杆的一端配合夹紧，以控制所述拱座的水平位移；

所述控制装置包括施工计划模块、有限元分析模块、油泵模块及校核模块，

所述施工计划模块用于施工项目和施工项目所对应时间的计划；所述有限元分析模块用于将所述施工计划模块数据进行有限元分析，以获得所述拱座位移量与时间的关系曲线；

所述油泵模块用于将所述有限元分析模块中位移量与时间的关系曲线的数据信号转化为控制信号，所述油泵模块根据控制信号中，在对应的时间控制所述千斤顶进行对应的伸长量，以使所述千斤顶能够推动所述拱座，以实现所述拱座水平位移量的调整。

所述校核模块包括位移传感器、数据规定值设置子模块及分析处理子模块，