本發明涉及拱橋架設技術領域，具體涉及一種拱橋架設的智能調控系統及其調控方法。

背景技術：

目前采用斜拉索扣索調整拱肋為，拱肋合攏前，需對拱肋軸線進行調整；在鋼管內澆注混凝土過程中，需要少量斜拉扣索干預調載減少瞬時應力，保證施工安全；在臨時設置的拱腳活動鉸固化前，需要調整拱肋內初始應力和線形。

傳統斜拉扣掛調載方法為采用人工操作手柄式油泵驅動千斤頂，逐根張拉。該傳統斜拉扣掛調載方法存在施工效率低、油泵指針擺動油壓表讀數易出錯，響應不及時，周期長等缺點。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的是提供一種拱橋架設的智能調控系統及其調控方法，以拱肋關鍵位置的變形和應力為控制目標，采用能控制的斜拉索干預調整拱肋混凝土灌注過程中的瞬時應力和變形。本發明可在拱橋拱肋的混凝土澆注過程中，對拱肋變形和應力隨澆注混凝土加載的不同時段進行智能調控，確保拱頂的位移在合理范圍內，鋼管的瞬時應力不超標，且形成合理的初始線型。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種拱橋架設的智能調控系統，用于拱肋合攏后混凝土澆注過程中，包括所述拱肋上的斜拉扣索，還包括智能千斤頂、智能泵站和控制箱，所述智能千斤頂固定設于所述拱肋的兩側且與所述斜拉扣索的張拉端連接，所述智能泵站與所述智能千斤頂連接，所述控制箱與所述智能泵站通過無線通訊連接；所述控制箱內設有應力測量系統和位移測量系統，所述應力測量系統和位移測量系統均與所述智能泵站通過無線通訊連接接；所述拱肋內還設有應變傳感器，所述應變傳感器與所述控制箱內的應力測量系統連接，所述智能千斤頂內設有位移傳感器，所述位移傳感器與所述智能泵站中的電控系統連接。

進一步地，所述智能千斤頂包括主千斤頂、夾持千斤頂、平衡閥和位移傳感器，所述主千斤頂固定設于所述拱肋的兩側，所述夾持千斤頂設于所述主千斤頂內，所述夾持千斤頂與所述斜拉扣索連接，所述平衡閥安裝于所述主千斤頂的外側面上并與所述夾持千斤頂、主千斤頂和智能泵站連接，所述位移傳感器設于所述主千斤頂內。

進一步地，所述智能泵站包括設于所述智能泵站內的油箱、智能泵、液壓傳感器和電控系統，所述智能泵與所述油箱連接，所述液壓傳感器設于所述油箱內壁，所述電控系統與所述液壓傳感器連接，所述控制箱與所述電控系統連接，所述電控系統與所述智能千斤頂的位移傳感器通過有線連接；所述智能泵站上還設有與所述電控系統連接的用于調節壓力的液壓閥和用于顯示數據的顯示屏。

進一步地，所述位移測量系統為GPS位移測量系統、北斗星位移測量系統或可自動測量位移的測量機器人。

進一步地，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器設于拱肋上與應變傳感器集成一體或獨立存在，所述溫度傳感器與所述應力測量系統連接。

進一步地，所述拱肋的兩側各設4個所述智能千斤頂，每個所述智能千斤頂對應連接與一根所述斜拉扣索，且每個所述智能千斤頂對應連接一個所述智能泵站。

進一步地，所述GPS位移測量系統的平面位置測量精度為5mm，高程測量精度為10mm，所述可自動測量位移的測量機器人的測量角精度為0.5度。

本發明還提供了一種所述的拱橋架設的智能調控系統的調控方法，包括如下步驟：

(1)通過計算機模擬所述拱橋拱肋的受力情況，根據拱肋受力過程的模擬結果及拱肋應力和變形的控制精度，確定每個斜拉索扣點的調控系統參數，輸入控制箱內；

(2)對將在現場應用的應力測量系統、位移測量系統、智能千斤頂和智能泵站進行選型、標定測試和模擬試驗，并進行設備調試；

(3)設備調試正常后，在拱肋施工過程預埋應變傳感器和溫度傳感器，并安裝所述應力測量系統和位移測量系統進行現場數據測試；

(4)在混凝土灌注過程中，安裝所述智能千斤頂和智能泵站，通過控制箱對預埋應變傳感器和溫度傳感器的關鍵位置的應力和拱頂的位移進行實時測量，所述控制箱根據測量結果對智能泵站進行控制進而對所述智能千斤頂進行反饋控制；

(5)所述智能千斤頂對斜拉扣索干預以調整拱肋混凝土灌注過程中的瞬時應力和變形。

進一步地，所述關鍵位置包括拱肋上的1/2、1/4和1/8截面位置。

進一步地，步驟(4)中還包括采用所述溫度傳感器測量溫度，通過溫度傳感器對應力測量結果進行修正。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果為：

(1)本發明可在拱橋拱肋的混凝土澆注過程中，對拱肋變形和應力隨澆注混凝土加載的不同時段進行智能調控，確保拱頂的位移在合理范圍內，鋼管的瞬時應力不超標，且形成合理的初始線型。

(2)本發明的控制箱可同時對拱肋關鍵位置的應力和拱頂的位移進行實時測量，根據測量結果進行反饋控制，確保拱頂撓度和拱肋關鍵位置應力在橋梁施工規范允許、合理的范圍內。

附圖說明

圖1為本發明實施例一種拱橋架設的智能調控系統的系統組成框圖；

圖2為本發明實施例一種拱橋架設的智能調控系統中智能千斤頂的結構示意圖；

圖3為本發明實施例一種拱橋架設的智能調控系統中智能泵站的結構示意圖。

圖中，1-斜拉扣索，2-智能千斤頂，3-智能泵站，4-控制箱，5-應變傳感器，6-溫度傳感器，21-主千斤頂，22-夾持千斤頂，23-平衡閥，24-位移傳感器，31-油箱，32-液壓泵，33-液壓傳感器，34-電控系統，35-液壓閥，36-顯示屏。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，當組件被稱為“固定于”另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當一個組件被認為是“連接”另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。當一個組件被認為是“設置于”另一個組件，它可以是直接設置在另一個組件上或者可能同時存在居中組件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例

如圖1，一種拱橋架設的智能調控系統，用于拱肋合攏后混凝土澆注過程中，包括所述拱肋上的斜拉扣索1，還包括智能千斤頂2、智能泵站3和控制箱4，所述智能千斤頂2固定設于所述拱肋的兩側且與所述斜拉扣索1的張拉端連接，所述智能泵站3與所述智能千斤頂2連接，所述控制箱4與所述智能泵站3通過無線通訊連接；所述控制箱4內設有應力測量系統和位移測量系統，所述應力測量系統和位移測量系統均與所述智能泵站3連接。所述拱肋內還設有應變傳感器5，所述應變傳感器5與所述控制箱4內的應力測量系統連接。所述智能千斤頂2內設有位移傳感器24，所述位移傳感器24與所述智能泵站中的電控系統34連接。

如圖2，本實施例中，所述智能千斤頂2包括主千斤頂21、夾持千斤頂22、平衡閥23和位移傳感器24，所述主千斤頂21固定設于所述拱肋的兩側，所述夾持千斤頂22設于所述主千斤頂21內，所述夾持千斤頂22與所述斜拉扣索1連接，所述平衡閥23安裝于所述主千斤頂21的外側面上并與所述夾持千斤頂22、主千斤頂21和智能泵站3連接，所述位移傳感器24設于所述主千斤頂21內。本實施例中，所述拱肋的兩側各設4個所述智能千斤頂，每個所述智能千斤頂對應連接與一根所述斜拉扣索，且每個所述智能千斤頂2對應連接一個所述智能泵站3。通過該智能千斤頂2在控制箱4的控制下確保拱頂的位移在合理范圍內。

如圖3，本實施例中，所述智能泵站3包括設于所述智能泵站內的油箱31、智能泵32、液壓傳感器33和電控系統34。所述智能泵32與所述油箱31連接，所述液壓傳感器33設于所述油箱31內壁，所述電控系統34與所述液壓傳感器33連接，所述控制箱4與所述電控系統34連接，所述電控系統34與所述智能千斤頂2的位移傳感器24通過有線連接。所述智能泵站3上還設有與所述電控系統34連接的用于調節壓力的液壓閥35和用于顯示數據的顯示屏36。本實施例中的所有智能泵站相連接，既可單臺操作，也可多臺聯動，既可自動控制，又可單臺手動操作。

由于通過應變傳感器測量應力時需考慮應力測量的溫度補償，故本實施例還在拱肋上設置了與所述應變傳感器5連接的溫度傳感器6，所述溫度傳感器6與所述應力測量系統連接。所述溫度傳感器6與應力傳感器5接入同一采集儀。本實施例中的溫度傳感器6為獨立存在，當然其他實施例中也可將溫度傳感器6和應變傳感器5集成一體。

本實施例中對拱頂位移進行測量的位移測量系統采用的是GPS位移測量系統，其中所述GPS位移測量系統的平面位置測量精度為5mm，高程測量精度為10mm。其他實施例中還可以采用北斗星位移測量系統或可自動測量位移的測量機器人，其中采用可自動測量位移的測量機器人測量時，自動位移測量機器人的測量角精度為0.5度。

一種上述拱橋架設的智能調控系統的調控方法，包括如下步驟：

(1)通過計算機模擬所述拱橋拱肋的受力情況，根據拱肋受力過程的模擬結果，確定每個斜拉索扣點的合適的調控系統參數(根據拱肋應力和變形的控制精度確定)，輸入控制箱內；

(2)對將在現場應用的應力測量系統、位移測量系統、智能千斤頂和智能泵站進行選型、標定測試和模擬試驗，并進行設備調試；

(3)設備調試正常后，在拱肋施工過程預埋應變傳感器5和溫度傳感器6，將所述應變傳感器5和溫度傳感器6與控制箱4內的應力測量系統相連接；并安裝所述應力測量系統和GPS位移測量系統進行現場數據測試；

(4)在混凝土灌注過程中，安裝所述智能千斤頂2和智能泵站3，通過控制箱4對預埋應變傳感器5和溫度傳感器6的關鍵位置的應力和拱頂的位移進行實時測量。所述控制箱4再根據測量結果對智能泵站3進行控制進而對所述智能千斤頂2進行反饋控制。本方法采用所述溫度傳感器測量溫度，通過溫度傳感器對應力測量結果進行修正。還可以通過采用所述溫度傳感器檢查溫度，然后根據不同溫度下拱橋拱肋的膨脹系數，計算對應力傳感器影響的誤差和對位移影響的誤差，所述控制箱4再根據誤差進行調節。

(5)所述智能千斤頂2對斜拉扣索1干預以調整拱肋混凝土灌注過程中的瞬時應力和變形。

本實施例的控制箱4為便攜式控制箱，可同時對包括拱肋上的1/2、1/4和1/8截面位置等關鍵位置的應力和位移進行實時測量，根據測量結果進行反饋控制，確保拱肋變形和拱肋關鍵位置應力在橋梁施工規范允許、合理的范圍內。

上述說明是針對本發明較佳可行實施例的詳細說明，但實施例并非用以限定本發明的專利申請范圍，凡本發明所提示的技術精神下所完成的同等變化或修飾變更，均應屬于本發明所涵蓋專利范圍。