[发明专利]一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统

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拱桥初应力自动化监测与控制系统，包括钢管拱桥、扣索、塔架、千斤顶及控制装置，所述塔架设有两个，所述塔架背向所述钢管拱桥一侧设有锚碇，所述锚碇背向所述塔架的一侧设有撑脚，所述扣索一端布设在所述钢管拱桥上，另一端依次滑动穿设过对应的所述塔架、所述锚碇及所述撑脚，所述扣索位于所述撑脚与所述锚碇之间套设有锚具；所述千斤顶用于所述扣索的夹持固定，且一端与所述撑脚抵接，能够对所述扣索进行牵拉，以调节所述钢管拱桥的初应力；控制装置用于控制扣索的牵拉。本发明能够实时获取钢管拱桥初应力状态，并且能够实时调节钢管拱桥的初应力，保证钢管拱桥的安全性。

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拱桥初应力自动化监测与控制系统。

背景技术

钢管混凝土拱桥力学性能和施工性能优良，经济性优势显著，在桥梁建设领域得到了广泛应用。钢管混凝土拱桥的不足在于其跨越能力相对较弱，其中钢管的初应力问题是制约钢管混凝土拱桥向更大跨度发展的原因之一。

钢管初应力是在拱桥施工过程产生的，钢管混凝土拱桥的施工工序是先安装空钢管拱肋，合龙后灌注管内混凝土形成钢管混凝土拱肋。在管内混凝土形成强度前，空钢管拱肋要承受钢管自重、混凝土湿重以及施工荷载等，即在钢管与混凝土作为组合结构共同承受荷载之前，空钢管中已产生了初应力，这就是钢管混凝土拱桥中钢管的初应力问题，初应力的存在增大拱桥的变形降低其整体承载能力。研究表明，钢管混凝土拱桥的初应力度与跨径有直接关系，根据给出的跨径与初应力度函数关系，计算出当桁式拱跨径达到700m时，初应力度为0.65，达到《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG/T D65-06-2015规范规定的初应力限值，限制了拱桥向更大跨度发展。

但是当前钢管混凝土拱桥施工监控工作大多仅开展了初应力的监测，只要初应力的数值在规范允许的范围内就不再进行过多研究，这种做法对于中小跨径拱桥是可以的，但是对于超大跨钢管混凝土拱桥将可能埋下安全隐患。钢管是弹塑性材料，一旦进入塑性状态将产生不可恢复的变形，而施工过程中，由于未形成钢管混凝土组合受力结构，可能出现短暂的钢管达到屈服强度的状况，此时，如果不能通过实时监测获取到钢管的真实应力状态，并通过主动调节进行钢管的初应力控制，即使后期钢管应力状态回归到一个较低的水平，但这种不可恢复的变形也会给拱桥的长期特性带来安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，能够实时获取钢管拱桥初应力状态，并且能够实时调节钢管拱桥的初应力，保证钢管拱桥的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，包括钢管拱桥、扣索、塔架、千斤顶及控制装置，

所述塔架设有两个，且分别位于所述钢管拱桥的两端，所述塔架背向所述钢管拱桥一侧设有锚碇，所述锚碇背向所述塔架的一侧设有撑脚，所述扣索设有多根，且沿所述钢管拱桥的拱轴线均匀分布，所述扣索一端布设在所述钢管拱桥上，另一端依次滑动穿设过对应的所述塔架、所述锚碇及所述撑脚，所述扣索位于所述撑脚与所述锚碇之间套设有锚具，所述锚具与所述锚锭固定链接，并设置有用于夹紧所述扣索的夹具；所述千斤顶设置有多个，其一端固定在所述撑脚上，另一端一一与所述扣索配合夹紧，以能够对夹紧的所述扣索进行牵拉，从而调节所述钢管拱桥的初应力；

所述控制装置包括应变计、数据获取模块、预警值设置模块、分析处理模块及油泵模块，

所述应变计设置在所述钢管拱桥的控制截面上，以用于所述钢管拱桥初应力的测量；

所述数据获取模块包括数据采集子模块及数据传输子模块，所述数据采集子模块用于设定所述应变计测量的频次，且能够获取所述应变计测量的数值；所述数据传输子模块用于将所述数据采集子模块获取所述应变计的测量数值发送到所述分析处理模块；