斜拉桥拉索整体同步张拉处理方法转让专利
申请号 : CN202010340245.4
文献号 : CN111560850B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 任国红 , 谢振林 , 朱俭峰 , 李贤靖 , 李超 , 任宏业
申请人 : 上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种斜拉桥拉索整体同步张拉的处理方法,其特征在于,包括现场张拉和观测,以及理论数据提供、推演和预测;具体步骤如下:(1)建立张拉过程基准值,根据现场桥梁实际参数,修正前期理论计算得到的最优成桥索力,索定与成桥荷载、弹模等参数温和的最优成桥索力,作为整个张拉过程的基准值,关注最大成桥索力及各索力之间的均匀性,要求相邻各索索力差别超过10%;如无需要处理的异常情况,开始理论数据计算;
(2)调试现场张拉数控设备系统,张拉数控设备系统由主控电脑、油压设备、千斤顶、数据采集盒几个主要构件组成,通过系统油压链路和系统数据链路将它们连在一起;主控电脑总体控制整个张拉控制系统的各个部件的工作,包括主控电脑自动控制各个千斤顶的运行状态,对每个千斤顶下达相应的张拉指令;张拉过程中,所有千斤顶的张拉力和位移量都反馈到主控电脑总控中心直观地展示,供技术人员直观地监控每个千斤顶的工作状态,并采取相应的措施和指令;现场设定每根拉索最终成桥索力的20%进行预张紧,同时进行调试整个张拉数控设备系统的操控性和数据传输功能;
(3)现场设备调试完成后,拆除桥梁所有下部结构的临时支架与主梁之间的固结约束,梁体形成无竖向约束的搁置在支架上;至此所以张拉的准备工作完成;
(4)根据最优成桥索力进行阶段拆分,按照先粗后细的原则,根据最终成桥索力确定同步张拉的单批次张拉力力值,即计算初期分若干批次,前面的批次单次索力增加幅度较大,后面的批次单次索力增加幅度相对逐渐变小;如果分为5个批次,具体分为20%、60%、85%、
95%、100%,按此标准进行张拉;电脑上用理论数据模拟整个张拉过程,确保每个阶段完成张拉索力后,整体梁体应力、拉索应力、梁体上挠位移、塔体偏位、梁体端部支座反力的变化都在安全警戒线以内,然后提供最终各批次的最终张拉控制力;
(5)设定力、位移的允许误差范围,以力为精准控制目标,油压千斤顶的力的误差、频谱法测量拉索误差,最终两次测得的力的误差控制<10%;梁体上挠位移和塔体偏位的位移绝对值数据与理论计算误差控制在20%以内;两个指标确保后,进行下个阶段的工作;
(6)第一个阶段,完成60%拉索张拉力后的桥梁张拉过程的基本状态,现场这一阶段完成后,核准现场总控电脑控制的张拉数据与千斤顶油压设备的数据一致,持荷两小时后,由监控单位用拉索力数据检验仪进行力的检验,同时也是进行自身仪器设备的基准纠偏,观测数据无异常后,记录现场张拉数据;测量现场塔体两侧的梁体上挠的位移量,塔体纵向位移偏移量、反应梁体应力的应变片数据,当时天气温度及日照状况;
(7)现场数据与电脑上模拟的塔体两侧的梁体上挠的位移量以及塔体纵向位移偏移量数据进行对比,如梁体未脱架则以塔纵向偏位数据为主分析,核验现场记录理论与实际数据的误差与偏差,分析理论数据与实际数据偏差的原因,寻找可能引起数据波动的变量,对理论数据进行关键因素敏感性分析,包括:选择混凝土弹性模量、梁体的重量模拟偏差,日照温差等敏感数据,通过增大或减小某个变量得到梁体及塔体的位移变化趋势并记录;
(8)第二个阶段,拉索完成85%张拉力,现场完成该阶段后重复第6步骤中第一个阶段后的操作过程,索力以现场总控电脑张拉数据为准,监控单位的拉索力检测数据做复核,主要对偏差较大的数据进行二次校验;
(9)将第二阶段现场数据与电脑反馈的关键位移数据进行对比,得到二阶段完成后理论数据与实际数据的偏差结果,以及增加的索力产生的梁体位移量及塔体位移量进行对比,根据增量数据结果,合理的适当微调混凝土弹模、混凝土容重及钢材容重及基准温度等数据;
(10)该阶段完成后,修整一夜,期间密切日夜间温度变化对塔、梁位移的影响,并将该温度变化影响与电脑模拟中的温度变化影响进行对比;
(11)第三阶段,拉索完成95%张拉力,现场完成该阶段后重复第6步骤中第一个阶段后的操作过程,索力以现场总控电脑张拉数据为准,监控单位的拉索力检测数据做复核;
(12)将现场数据与修整模型的理论计算数据进行对比,绘制力与位移的关系图表,拉索力增量变化图表,设定每个阶段的权重,进行95%‑100%的位移数据预测;如预测结果满意,则继续张拉;如发现最终力的取值有更优答案,则进行最终成桥索力的微调,校验无误后提供现场,作为最优一个阶段成桥索力的张拉值;过程中力与位移的变化情况推演与实际现场数据差距不超过5%;如超过5%,则查找原因,增加中间步骤,获取理论与现场数据间的增量关系,辅助完成最后一个阶段中理论计算的推演;
(13)按最终成桥索力张拉到位,现场完成该阶段后重复第6步骤中第一个阶段后的操作过程,索力以现场总控电脑张拉数据为准,监控单位的拉索力检测数据做复核,其中,持荷时间改为24小时进行观测,理论计算分析最终现场结果与预测值的偏差,在误差允许范围内;则整个张拉过程结束,记录、誊写梳理最终张拉报告。
说明书 :
斜拉桥拉索整体同步张拉处理方法
技术领域
背景技术
制,已经可以达到多个千斤顶按设定的目标值共同工作的目的。
几十套千斤顶将建筑物同步顶起,利用计算机系统对千斤顶的油压输入进行控制,达到多
个千斤顶同步工作的状态。多根预应力在梁上的同步张拉已有多次尝试。
进行多次讨论,整个张拉过程工序多,耗时长,往往最终结果确达不到预期的目的。
次甚至第三次调索,工序同第一次一样,如果需要两遍调索,那么也就是要进行42遍的索力
张拉,张拉完成后,索力往往是一种说不清楚的状态,最终往往以成桥线形控制,索力是否
达到最终成桥索力的问题往往无法得到验证。
计理论成桥索力上下10%的误差。
最终索力与设计提出的成桥索力误差较大;
发明内容
快捷、精准的到达成桥索力是本发明研究的关键点。本发明方法的方案有两条主线,即现场
张拉及观测和理论数据提供、推演及预测。
值,关注最大成桥索力及各索力之间的均匀性,一般在设计时相邻各索索力差别不能太大
(一般不宜超过10%),是最终成桥索力调索的一大原则,如无需要处理的异常情况,理论数
据计算则可开始。
主控电脑总体控制整个张拉控制系统的各个部件的工作,主控电脑可自动控制各个千斤顶
的运行状态,对每个千斤顶下达相应的张拉指令;张拉过程中,所有千斤顶的张拉力和位移
量都可以反馈到主控电脑总控中心直观地展示,可人为直观地监控每个千斤顶的工作状
态,并采取相应的措施和指令。参见图1、图2所示。现场设定每根拉索最终成桥索力的20%且
不小于20T时进行预张紧,同时进行调试整个张拉数控设备系统的操控性和数据传输功能。
较大,后面的批次单次索力增加幅度相对逐渐变小;一般分为5‑7个批次;比如在实施例中,
分为5个批次,具体标准为20%、60%、85%、95%、100%,按此原则进行张拉,电脑上用理论数据
模拟整个张拉过程,确保每个阶段完成张拉索力后,整体梁体应力、拉索应力、梁体上挠位
移、塔体偏位、梁体端部支座反力等的变化都在安全警戒线以内,然后,提供最终各批次的
最终张拉控制力。
移受温度影响较大,设为辅助控制目标,趋势一致,绝对值数据与理论计算误差控制在20%
以内;两个指标确保后,可进行下个阶段的工作。
后,由监控单位用拉索力数据检验仪进行力的检验,同时也是进行自身仪器设备的基准纠
偏,观测数据无异常后,记录现场张拉数据;测量现场塔体两侧的梁体上挠的位移量,塔体
纵向唯一偏移量、反应梁体应力的应变片数据(该数据出入比较大,仅做桥梁结构安全校
验)数据,当时天气温度及日照状况。
时)则以塔纵向偏位数据为主分析,核验现场记录理论与实际数据的误差与偏差,分析理论
数据与实际数据偏差的原因,寻找引起可能引起数据波动的变量,对理论数据与现场数据
差值原因进行分析,常见的如:选择混凝土弹性模量、梁体的重量模拟偏差,日照温差等敏
感数据,通过增大或减小某个变量得到梁体及塔体的位移变化趋势并记录。
主要对偏差较大的数据进行二次校验。
移量进行对比,根据增量数据结果,合理的适当微调混凝土弹模、混凝土容重及钢材容重及
基准温度等数据。
果满意,则继续张拉,如发现最终力的取值有更优答案,也进行最终成桥索力的微调,校验
无误后提供现场,作为最优一个阶段成桥索力的张拉值;过程中力与位移的变化情况推演
与实际现场数据差距不超过5%;如果,超过5%,则认为理论与实际数据偏离出入过大,应及
时查找原因,必要时应再增加一个中间步骤,获取理论与现场数据间的增量关系,更好的辅
助完成最后一个阶段中理论计算的推演;但在最初期拟定的方案中最少不得少于上述五个
批次的步骤。
整个张拉过程结束,记录、誊写梳理最终张拉报告,总结经验和教训。
精确,但工程界一直以来也没有更好的解决方案,将数控同步技术的应用拓展到斜拉桥拉
索张拉领域,可以很好的将数控同步应用于多根斜拉索同步张拉,可以大大提高工作效率,
提升成桥拉索索力的精度,消除手工控制操作造成的人为误差,改善张拉过程中主受力构
件的受力性能,从而达到整个张拉过程的精准、快捷、方便。但是从传统拉索张拉理论数据
计算到同步张拉拉索每个过程的理论数据计算,关键控制要素是有本质上的区别的,也是
本发明的关键价值所在。
附图说明
具体实施方式
桥为空间网状索面独塔斜拉桥结构,塔体断面为6m*4m,塔体结构较柔,对拉索索力的精准
度要求高,同时参加各方均希望施工期间尽可能缩短对航道的干扰期,因此结合实际工程
对拉索同步张拉过程进行探索研究,并且在该桥成功实现应用。
情况进一步校准,从而进一步校准最终成桥索力。现场设备准备工作主要包括斜拉索挂索
及张拉千斤顶设备的安装,并对完成安装的斜拉索进行初步预张紧,现场设定每根拉索最
终成桥索力的20%且不小于20T时进行预张紧。
20%、60%、85%、95%、100%的原则作为分批次张拉的标准,并在电脑上完成整个张拉过程模
拟,确保整个张拉过程稳定可靠,比如:边跨支座不出现负反力,塔和梁的偏位保持在规范
允许的范围之内。现场释放临时支架结构对上部梁体结构的竖向约束,将张拉控制设备千
斤顶等与同步设备进行连接并进行整套同步张拉设备的张拉与数据采集功能测试。
数据偏差在允许范围内后,根据模型数据预测最后两个张拉阶段的张拉力,最终完成现场
张拉。
索力计算,精确度可达到99.75%,而常规张拉方式一般是张拉完成后,通过基于频谱法的索
力动测仪进行索力检测,精度能够达到90%已经是极限,这对于拉索索力敏感的斜拉桥体
系,特别是拉索数量多,塔结构较柔的体系异形索体系是远远达不到工程控制精度的,这势
必变相降低了桥梁对活荷载的最大承载力;
时间,如果不顺利张拉可能会陷入僵局,而本套张拉方法最核心的张拉过程正常三天即可
完成,包括持荷24小时的观测时间,在需要尽可能减小周边相关工作的干扰期时(比如对航
道的干扰)或者工期本身要求紧张时可以缩短工期,提高临时支架的周转率。