本發(fā)明屬于懸索橋上部結構施工，特別涉及一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)及預偏方法。

背景技術：

1、隨著橋梁建設技術的不斷發(fā)展，越來越多的跨江、跨海大橋不斷涌現(xiàn)，這之中以懸索橋為主，其憑借著自身獨特的結構優(yōu)勢，極大地促進了橋梁跨徑的增長。懸索橋總體的施工過程為錨碇及主塔建造、索鞍安裝、貓道及主纜架設、加勁梁吊裝。為平衡加勁梁架設期間主塔兩側(cè)的纜力，減少主塔的應力，避免因結構變形過大而影響安全，在索鞍安裝時需要提前將索鞍相對于成橋設計位置預偏一定距離，然后隨著加勁梁的吊裝過程分步頂推至設計位置。索鞍預偏量的設置受到多種因素的影響，其中一個主要的因素是懸索橋的邊中跨比，當邊中跨比較大時，索鞍的預偏量就會隨之增大，此時索鞍頂推的距離會相應變長且索鞍吊裝的安全風險也會增加。因此，為減少邊中跨比較大時索鞍預偏量大帶來的安全風險及提升施工便利性，當懸索橋主塔采用鋼塔時，即可利用鋼塔柔度相對較大的特性，提前對主塔塔頂進行一定程度的偏移，以減小索鞍的預偏量，降低施工時的安全風險，提升施工效率。

2、現(xiàn)有方法中，在進行主塔偏移施工時，需要測量人員不斷對塔頂標記點的偏移量進行監(jiān)測（一般是通過全站儀進行測量記錄），同時配合人工操作千斤頂張拉預偏拉索。在塔頂預偏量接近要求的預偏值時，需要反復對預偏拉索進行張、放。整個過程十分繁瑣，費時費力。而且，現(xiàn)有的方法也無法對預偏拉索的索力進行實時監(jiān)測，缺乏安全保障，存在預偏拉索斷裂的風險。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)及預偏方法，通過測量裝置實時自動監(jiān)測塔頂偏位與預偏拉索索力變化，外置控制器控制頂推裝置持續(xù)張拉預偏拉索，實現(xiàn)鋼主塔塔頂?shù)钠豢刂?，整個過程安全、便捷。

2、本發(fā)明的技術方案在于：一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，包括塔頂標記點，塔頂錨固端、預偏拉索、錨碇錨固端、頂推裝置和測量裝置，所述塔頂標記點位于鋼主塔的塔頂，所述塔頂錨固端包括錨固座和塔端分配梁，所述錨固座與鋼主塔的塔壁固定連接，所述塔端分配梁兩端分別與錨固座通過第一銷軸連接，所述錨碇錨固端包括調(diào)節(jié)橫梁、調(diào)節(jié)螺桿和錨碇預埋件，所述錨碇預埋件預埋在錨碇中，所述調(diào)節(jié)橫梁兩端設有調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿穿過調(diào)節(jié)橫梁與所述錨碇預埋件通過第二銷軸固定連接，所述預偏拉索一端與塔端分配梁中部固定連接，另一端與調(diào)節(jié)橫梁中部固定連接，所述頂推裝置包括位于調(diào)節(jié)螺桿上的穿心千斤頂和外置控制器，所述穿心千斤頂?shù)纳炜s端與調(diào)節(jié)橫梁相接觸，所述測量裝置包括工業(yè)相機和非接觸式微波雷達索力計，所述工業(yè)相機和非接觸式微波雷達索力計分別與外置控制器電連接。

3、所述錨固座上設有高強螺栓，所述錨固座通過高強螺栓與鋼主塔的塔壁固定連接。

4、所述錨固座在鋼主塔的塔柱上的每個錨固點設置兩處，每處包括緊貼于塔壁的厚鋼板，焊接于厚鋼板上的耳板及加勁板，耳板上設置有圓孔，供第一銷軸穿過。

5、所述塔端分配梁由型鋼制成，在型鋼翼緣一側(cè)與錨固座對應位置，型鋼焊接有耳板及加勁板，耳板上設置有圓孔，供第一銷軸穿過并與錨固座連接；在型鋼腹板兩側(cè)焊接有加勁板；在型鋼上下翼緣中間位置開孔，供預偏拉索穿過，并通過錨具固定。

6、所述調(diào)節(jié)橫梁由型鋼制成，在型鋼上下翼緣兩端開孔供調(diào)節(jié)螺桿穿過，調(diào)節(jié)螺桿上穿有穿心千斤頂并與型鋼抵接，在型鋼的腹板兩側(cè)焊接有加勁板，在型鋼的上下翼緣中間位置開孔，供預偏拉索穿過，并通過錨具固定。

7、所述塔頂標記點包括光靶和固定器。

8、每個所述鋼主塔塔頂至少設置有一個標記點。

9、所述預偏拉索為φ16-φ15.2的鋼絞線，所述調(diào)節(jié)螺桿為tr115×p14螺紋鋼棒。

10、一種懸索橋鋼主塔預偏方法，使用如上所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，包括以下步驟：

11、s1：將有限元模型計算確定的預偏值x0，查詢設計規(guī)范得到的預偏拉索最小破斷拉力y0，輸入至外置控制器中；

12、s2：將塔頂標記點安裝在鋼主塔塔頂位置，將工業(yè)相機置于錨碇前并對準塔頂標記點，將非接觸式微波雷達索力計置于錨碇前并對準預偏拉索；

13、s3：錨碇處工業(yè)相機對塔頂標記點進行拍攝，記錄塔頂標記點的偏移值x，錨碇處非接觸式微波雷達索力計對預偏拉索發(fā)射電磁波，獲取預偏拉索索力值y，并將塔頂標記點的偏移值x、預偏拉索索力值y輸入至外置控制器；

14、s4：外置控制器對比設定的塔頂預偏值x、預偏拉索最小破斷拉力y和塔頂標記點的偏移值x、預偏拉索索力值y，若x≤x0且y≤0.5y0，則頂推裝置中的每個穿心千斤頂啟動，穿心千斤頂推動相應的調(diào)節(jié)橫梁，調(diào)節(jié)橫梁沿著調(diào)節(jié)螺桿向錨碇方向靠近，預偏拉索得到張拉，同時通過錨具帶動塔端分配梁及所連接的錨固座向錨碇方向移動，塔頂實現(xiàn)縱向偏位；

15、s5：重復步驟s3~s4，直至塔頂標記點的偏移值x達到設定的預偏量x0，停止頂推裝置作業(yè)。

16、本發(fā)明的技術效果在于：1.本發(fā)明通過測量裝置實時自動監(jiān)測塔頂偏位與預偏拉索索力變化，外置控制器控制頂推裝置持續(xù)張拉預偏拉索，實現(xiàn)鋼主塔塔頂?shù)钠豢刂?，整個過程安全、便捷；2.本發(fā)明通過工業(yè)相機及非接觸式微波雷達索力計實施監(jiān)測塔頂?shù)钠浦岛皖A偏拉索的索力，并直接傳輸給外置控制器，外置控制器判別偏移值及索力與設定的x0、y0的關系，并通過張拉或放松預偏拉索來調(diào)整塔頂?shù)钠浦导邦A偏拉索的索力，整個過程安全、便捷且更加自動化。

17、以下將結合附圖進行進一步的說明。

技術特征：

1.一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：包括塔頂標記點（1），塔頂錨固端、預偏拉索（5）、錨碇錨固端、頂推裝置和測量裝置，所述塔頂標記點（1）位于鋼主塔（13）的塔頂，所述塔頂錨固端包括錨固座（2）和塔端分配梁（3），所述錨固座（2）與鋼主塔（13）的塔壁固定連接，所述塔端分配梁（3）兩端分別與錨固座（2）通過第一銷軸（14）連接，所述錨碇錨固端包括調(diào)節(jié)橫梁（6）、調(diào)節(jié)螺桿（7）和錨碇預埋件（8），所述錨碇預埋件（8）預埋在錨碇中，所述調(diào)節(jié)橫梁（6）兩端設有調(diào)節(jié)螺桿（7），調(diào)節(jié)螺桿（7）穿過調(diào)節(jié)橫梁（6）與所述錨碇預埋件（8）通過第二銷軸（16）固定連接，所述預偏拉索（5）一端與塔端分配梁（3）中部固定連接，另一端與調(diào)節(jié)橫梁（6）中部固定連接，所述頂推裝置包括位于調(diào)節(jié)螺桿（7）上的穿心千斤頂（9）和外置控制器（12），所述穿心千斤頂（9）的伸縮端與調(diào)節(jié)橫梁（6）相接觸，所述測量裝置包括工業(yè)相機（10）和非接觸式微波雷達索力計（11），所述工業(yè)相機（10）和非接觸式微波雷達索力計（11）分別與外置控制器（12）電連接。

2.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：所述錨固座（2）上設有高強螺栓（15），所述錨固座（2）通過高強螺栓（15）與鋼主塔（13）的塔壁固定連接。

3.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：所述錨固座（2）在鋼主塔（13）的塔柱上的每個錨固點設置兩處，每處包括緊貼于塔壁的厚鋼板，焊接于厚鋼板上的耳板及加勁板，耳板上設置有圓孔，供第一銷軸（14）穿過。

4.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：所述塔端分配梁（3）由型鋼制成，在型鋼翼緣一側(cè)與錨固座（2）對應位置，型鋼焊接有耳板及加勁板，耳板上設置有圓孔，供第一銷軸（14）穿過并與錨固座（2）連接；在型鋼腹板兩側(cè)焊接有加勁板；在型鋼上下翼緣中間位置開孔，供預偏拉索（5）穿過，并通過錨具（4）固定。

5.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：所述調(diào)節(jié)橫梁（6）由型鋼制成，在型鋼上下翼緣兩端開孔供調(diào)節(jié)螺桿（7）穿過，調(diào)節(jié)螺桿（7）上穿有穿心千斤頂（7）并與型鋼抵接，在型鋼的腹板兩側(cè)焊接有加勁板，在型鋼的上下翼緣中間位置開孔，供預偏拉索（5）穿過，并通過錨具（4）固定。

6.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：所述塔頂標記點（1）包括光靶和固定器。

7.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：每個所述鋼主塔（13）塔頂至少設置有一個標記點（1）。

8.根據(jù)權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：所述預偏拉索（5）為φ16-φ15.2的鋼絞線，所述調(diào)節(jié)螺桿（7）為tr115×p14螺紋鋼棒。

9.一種懸索橋鋼主塔預偏方法，使用如權利要求1所述一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，其特征在于：包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明屬于懸索橋上部結構施工技術領域，特別涉及一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)及預偏方法。一種懸索橋鋼主塔預偏系統(tǒng)，包括塔頂標記點，塔頂錨固端、預偏拉索、錨碇錨固端、頂推裝置和測量裝置，塔頂標記點位于鋼主塔的塔頂，塔頂錨固端包括錨固座和塔端分配梁，錨碇錨固端包括調(diào)節(jié)橫梁、調(diào)節(jié)螺桿和錨碇預埋件，預偏拉索一端與塔端分配梁中部固定連接，另一端與調(diào)節(jié)橫梁中部固定連接，頂推裝置位于調(diào)節(jié)螺桿上，包括穿心千斤頂和外置控制器，穿心千斤頂?shù)纳炜s端與調(diào)節(jié)橫梁相接觸，測量裝置包括工業(yè)相機和非接觸式微波雷達索力計。本發(fā)明通過測量裝置實時自動監(jiān)測塔頂偏位與預偏拉索索力變化，外置控制器控制頂推裝置持續(xù)張拉預偏拉索，實現(xiàn)鋼主塔塔頂?shù)钠豢刂啤?br/>
技術研發(fā)人員：馬建勇,李思潤,蘇洋,袁浩允,趙曉宇
受保護的技術使用者：中交第二公路工程局有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10