双跨同步张拉架桥机偏差监测系统及钢混组合桥施工方法与流程

1.本发明涉及钢混组合桥梁技术领域，尤其涉及一种双跨同步张拉架桥机偏差监测系统及钢混组合桥施工方法。


背景技术：

2.钢混组合桥梁具有自重较轻、跨越能力较大和施工进度快等多项优点，在交通建设中具有非常明显的经济效益和竞争力。
3.目前，钢混组合桥梁较为常用的施工方法中采用架桥机吊升安装钢梁，然后安装桥面板，再现浇桥面板湿接缝部分，形成组合结构。但是，由于架桥机在进行吊装施工时，每次架设完一孔钢梁后，需要等待桥面板湿接缝浇筑完成后，方可进行下一跨的施工，因此，桥面板湿接缝环节的施工速度，直接影响了整个工程的施工进度，使得生产效率始终难以得到提升。
4.为了解决上述问题，目前行业内出现了对桥梁双跨同步进行混凝土浇筑的施工工艺，且在浇筑过程中，需要对钢梁进行预应力的供给，从而确保最终的浇筑质量，但由于钢梁长度较大，预应力供给的位置众多，使得预应力的监测及调节难度较大，影响了最终的施工效率和质量。
5.鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期设计一种双跨同步张拉架桥机偏差监测系统及钢混组合桥施工方法。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种双跨同步张拉架桥机偏差监测系统及钢混组合桥施工方法，可有效解决背景技术中的问题。
7.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：双跨同步张拉架桥机偏差监测系统，应用于包括支撑主梁、上下移动体、两组导向轮以及与所述导向轮一一对应设置轴体高度调节结构的架桥机的偏差监测，其中，所述支撑主梁通过支脚支撑固定，所述上下移动体相对于所述支撑主梁上下移动设置，两组所述导向轮在所述支撑主梁顶端沿横桥向对称设置，且通过所述轴体高度调节结构实现导向高度调节，所述上下移动体底部设置有若干第一吊索，顶部设置有若干第二吊索，且所述第二吊索搭设于其中一所述导向轮上而引出至所述支撑主梁底部；包括：第一标记，设置于所述导向轮的一个平面上，所述平面为与所述导向轮的轴线垂直的端面；工业相机，安装于所述轴体高度调节结构上，且相对于所述导向轮的轴线固定设置，用于在所述轴体高度调节结构进行高度调节的过程中，对所述第一标记围绕所述轴线的转动量进行检测；
控制单元，与所述工业相机连接，根据所述工业相机的检测结果控制所述轴体高度调节结构在所述支撑主梁顶部的直线运动方向及运动量。
8.钢混组合桥施工方法，采用如上所述的双跨同步张拉架桥机偏差监测系统，包括：第一步：预制钢梁模块，形成包括底板以及两侧两翼缘板的槽型结构，通过若干钢筋组件对两翼缘板顶部进行连接，且在所述钢筋组件中部设置吊环结构；第二步：使架桥机行进至第一跨和第二跨所在位置，所述第二跨位于在后施工的一侧；第三步：通过位于所述支撑主梁上的滑动起吊装置依次实现第一跨和第二跨中沿横桥向布置的两钢梁模块的吊装，以及，对应的预制桥面板的吊装覆盖，其中，所述吊环结构贯穿所述预制桥面板；第四步：通过若干第一吊索，逐一建立位于第一跨的所述钢梁模块上各吊环结构与所述上下移动体底部的连接，以及，通过若干第二吊索，逐一建立位于第二跨的所述钢梁模块上各吊环结构与所述上下移动体顶部的连接，位于横桥向一侧的所述第二吊索均搭设于一侧的所述导向轮上；第五步：调节所述导向轮高度，且同步进行所述架桥机的偏差监测而实现轴体高度调节结构的直线运动控制，直至完成而实现各所述钢梁模块的提拉；第六步：连续浇筑第一跨和第二跨的预制桥面板之间的各向湿接缝混凝土，直至所述混凝土达到设计要求，解除各吊索与所述吊环结构的连接；控制所述架桥机按照两跨的间距行进，且重复第二步~第六步，直至桥梁架设完成。
9.进一步地，通过若干钢筋组件对两翼缘板顶部进行连接为：通过钢筋贯穿所述翼缘板顶部，且端部形成突出部分，在所述突出部分焊接钢板，所述钢板贴合于所述翼缘板外侧实现固定，所述钢筋和钢板共同构成所述钢筋组件。
10.进一步地，所述吊环结构通过板体折弯获得，包覆于所述钢筋外部，且端部开设用于吊装的孔位。
11.进一步地，采用框体结构作为所述上下移动体，且以所述支撑主梁上的环形侧壁与所述上下移动体贴合，作为对所述上下移动体的导向结构。
12.进一步地，在所述环形侧壁底部和顶部均设置阻挡结构，对所述上下移动体的上下移动极限位置进行限制。
13.进一步地，所述滑动起吊装置包括纵桥向导轨、横桥向导轨和起吊结构；所述横桥向导轨相对于所述纵桥向导轨沿纵桥向方向移动，所述起吊结构相对于所述横桥向导轨沿横桥向方向移动。
14.进一步地，控制所述第一吊索相对于所述上下移动体的连接位置，实现所述第一吊索的竖直状态。
15.进一步地，控制所述导向轮的位置，实现每一所述第二吊索在一平面内。
16.进一步地，所述第二吊索与所述上下移动体的连接位置，以及与所述钢梁模块的连接位置，在纵桥向上与所述第一跨和第二跨的区域对应。
17.通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：1、通过本发明中的技术方案，使得针对特定结构的架桥机能够有效的保证钢梁模
块各处预张拉力供给过程获得有效的监测，且通过监测后对于轴体高度调节结构位置及高度的调整，使得两跨中的钢梁模块所受到的预张拉力的均匀程度得到有效的保证，大幅降低了施工的难度，且提高了施工效率；2、通过本发明的技术方案，使得两跨中的各钢梁模块可实现同步的预张拉，以及一次性的混凝土浇筑，有效的提高了施工效率，同时有效的降低了生产成本；3、通过第一吊索和第二吊索对吊环结构的提升作用，可令钢筋组件提供使得两侧的翼缘板相对靠近的预张拉力，从而改善之后各种状态下钢梁模块的受力状态，有效提升其承载能力；钢筋组件的设置也在一定程度上对上述预张拉力进行了保持，且即便当预张拉力消失，钢筋组件也同样可提升结构的稳定性和承载能力。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为钢梁模块的结构示意图；图2为图1中a处的局部放大图；图3为钢梁模块的正视图；图4为第一跨的两钢梁模块的吊装过程示意图；图5为第一跨的预制桥面板吊装完成后，对第二跨的钢梁模块进行吊装的示意图；图6为第一吊索和第二吊索相对于上下移动体和钢梁模块安装到位后的示意图；附图标记：1、钢梁模块；11、底板；12、翼缘板；13、钢筋组件；14、吊环结构；2、架桥机；21、支撑主梁；22、上下移动体；23、导向轮；24、轴体高度调节结构；25、滑动起吊装置；26、后支脚；27、前支脚；3、预制桥面板；4、桥墩；5、第一吊索；6、第二吊索。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.实施例一如图4~6所示，一种双跨同步张拉架桥机偏差监测系统，应用于包括支撑主梁21、上下移动体22、两组导向轮23以及与导向轮23一一对应设置轴体高度调节结构24的架桥机2的偏差监测，其中，支撑主梁21通过支脚支撑固定，上下移动体22相对于支撑主梁21上下移动设置，两组导向轮23在支撑主梁21顶端沿横桥向对称设置，且通过轴体高度调节结构24实现导向高度调节，上下移动体22底部设置有若干第一吊索5，顶部设置有若干第二吊索6，且第二吊索6搭设于其中一导向轮23上而引出至支撑主梁21底部。
23.双跨同步张拉架桥机偏差监测系统具体包括：第一标记，设置于导向轮23的一个平面上，平面为与导向轮23的轴线垂直的端面；工业相机，安装于轴体高度调节结构24上，且相对于导向轮23的轴线固定设置，用于在轴体高度调节结构24进行高度调节的过程中，对第一标记围绕轴线的转动量进行检测；控制单元，与工业相机连接，根据工业相机的检测结果控制轴体高度调节结构24在支撑主梁21顶部的直线运动方向及运动量。
24.在工作过程中，当架桥机2整体结构确定后，第一吊索5和第二吊索6的种类和尺寸根据现场的实际需要进行选择，二者与上下移动体22的连接较易实现，其中，第一吊索5和第二吊索6的长度优选在安装时直接确定长度，即，以设定的长度参与到后续的工作过程中，而预张拉力的调节仅仅依靠轴体高度调节结构24的位置及长度改变而实现，此种过程使得施工的难度有效降低，且效率大幅提升。
25.在此过程中，由于跨越导向轮23的第二吊索6数量较多，以及第二吊索6的角度及柔性状态各异，因此，需要在轴体高度调节结构24高度提升过程中进行有效的监测，从而确保最终对于第二吊索6的支撑位置能够保证两侧张拉的稳定性。具体地，在轴体高度调节结构24高度变化的过程中，必然与第二吊索6之间产生摩擦力，此种摩擦力会使得导向轮23围绕轴线转动而适应第二吊索6在此过程中的变化，其中，由于第二吊索6的重量较大，人为难以调节，因此本发明中通过导向轮23的转动来顺应摩擦力的方向，从而避免硬性摩擦所带来的伤害，但更为重要的是，通过导向轮23转动的方向来监测导向轮23的位置偏移方向，从而对轴体高度调节结构24的位置进行调节，使得转动量逐渐降低，最终在对第二吊索6进行顶升时，保证了两侧获得稳定的状态，此种稳定状态下导向轮23所受到的来自第二吊索6的力的方向接近或达到竖直向下的状态。
26.在上述过程中，工业相机对于图像的采集以及对于图像的处理均可采用现有的方式，其中，图像采集频率可根据实际需要进行调节，具体可参考轴体高度调节结构24的高度调节速率，其中，第一标记的转动量也可根据前后两图像的比对而获得，为了更为准确的判断第一标记的位置，可对其色彩及材质进行优化选择，从而更加容易在图像中辨别；而针对轴体高度调节结构 24的位置调整可采用电机进行动力的供给，且在导轨类结构的导向下进行，当位置确定后，可通过第二吊索6对于导向轮23的挤压自动实现轴体高度调节结构 24位置的锁定，不会对电机造成额外的负担。
27.通过本发明中的技术方案，使得针对特定结构的架桥机能够有效的保证钢梁模块各处张拉力供给过程获得有效的监测，且通过监测后对于轴体高度调节结构24位置及高度的调整，使得两跨中的钢梁模块所受到的预张拉力的均匀程度得到有效的保证，大幅降低了施工的难度，且提高了施工效率。
28.实施例二钢混组合桥施工方法，采用如实施例一所述的双跨同步张拉架桥机偏差监测系统，包括：第一步：预制钢梁模块1，形成包括底板11以及两侧两翼缘板12的槽型结构，通过若干钢筋组件13对两翼缘板12顶部进行连接，且在钢筋组件13中部设置吊环结构14；如图1~3所示，展示了本发明中所采用的钢梁模块1，其中，包括底板11和翼缘板12在内的结构为一体成型结构，而钢筋组件13为额外安装的结构。
29.第二步：使架桥机2行进至第一跨和第二跨所在位置，第二跨位于在后施工的一
侧；参见图6，图中左侧为第一跨所在一侧，图中右侧为第二跨所在一侧，架桥机2沿图中从左到右的方向移动，架桥机2的后支脚26站立在第一跨后端的桥墩4上，前支脚27站立在第二跨前端的桥墩4上；架桥机2的支撑主梁21一侧对应第一跨的位置设置有上下移动体22及对应的导向结构，此处所指的对应为大致方位的对应，而并不表示上下移动体22需覆盖第一跨的长度或者宽度等，支撑主梁21顶端沿横桥向对称设置有一组导向轮23以及对应的轴体高度调节结构24；本步骤中所采用的高度调节结构优选为液压缸系统，此系统具有较大的提升力，以及较为稳定的动力输出过程，在实施过程中，整个液压站可直接建立在支撑主梁21上。
30.第三步：通过位于支撑主梁21上的滑动起吊装置25依次实现第一跨和第二跨中沿横桥向布置的两钢梁模块1的吊装，如图4所示，展示了第一跨的两钢梁模块1的吊装过程，以及，对应的预制桥面板3的吊装覆盖，如图5所示，展示了预制桥面板3吊装完成后的状态，其中，吊环结构14贯穿预制桥面板3，后续可进行切割或者通过其他铺装层等覆盖；优选首先进行第一跨所对应结构的吊装，然后再进行第二跨所对应结构的吊装，此种方式可使得第一跨吊装完成后的结构可在第二跨吊装过程中起到保护的作用。
31.第四步：通过若干第一吊索5，逐一建立位于第一跨的预制钢梁模块1上各吊环结构14与上下移动体22底部的连接，以及，通过若干第二吊索6，逐一建立位于第二跨的预制钢梁模块1上各吊环结构14与上下移动体22顶部的连接，位于横桥向一侧的第二吊索6均搭设于一侧的导向轮23上；如图6所示，展示了第一吊索5和第二吊索6相对于上下移动体22和钢梁模块1安装到位后的状态，图中展示了每根钢梁模块1分别对应四根第一吊索5或第二吊索6的状态，而上下移动体22底部与第一跨的两根钢梁模块1形成对称设置于横桥向两侧的8个连接点，上下移动体22顶部同样与第二跨的两个钢梁模块1形成对称设置于横桥向两侧的8个连接点，其中位于一侧的四根第二吊索6对应通过一个导向轮23进行支撑；在钢梁模块1和预制桥面板3吊装完成前，可首先建立第一吊索5和第二吊索6相对于上下移动体22的安装，此处的安装可以为直接的固定连接，也可通过起吊结构等进行连接，此种连接方式可在钢梁模块1和预制桥面板3吊装的过程中，通过对第一吊索5和第二吊索6的适当收卷而避免与吊装的结构发生碰撞。
32.第五步：调节导向轮23高度，且同步进行架桥机的偏差监测而实现轴体高度调节结构24的直线运动控制，直至完成各预制钢梁模块1的提拉；此步骤中的提拉过程通过第一吊索5和第二吊索6对吊环结构14的提升作用，可令钢筋组件13提供使得两侧的翼缘板12相对靠近的预张拉力，从而改善之后各种状态下钢梁模块1的受力，有效提升其承载能力；钢筋组件13的设置也在一定程度上对上述预张拉力进行了保持，且即便当预张拉力消失，钢筋组件13也同样可提升结构的稳定性和承载能力；第六步：连续浇筑第一跨和第二跨的预制桥面板3之间的各向湿接缝混凝土，直至混凝土达到设计要求，解除各吊索与吊环结构14的连接；控制架桥机2按照两跨的间距行进，且重复第二步~第六步，直至桥梁架设完成。
33.通过本发明的技术方案，使得两跨中的各钢梁模块1可实现同步的预张拉，以及一次性的混凝土浇筑，有效的提高了施工效率，同时有效的降低了生产成本。
34.作为本实施例的优选，通过若干钢筋组件13对两翼缘板12顶部进行连接为：通过钢筋贯穿翼缘板12顶部，且端部形成突出部分，在突出部分焊接钢板，钢板贴合于翼缘板12外侧实现固定，钢筋和钢板共同构成钢筋组件13。
35.其中，供钢筋贯穿的孔位可在钢梁模块1一体成型完成后开设，也可在成型前开设，大小以足够供钢筋通过即可，避免过大而影响翼缘板12的结构强度，而为了实现更好的焊接效果，在钢板上也可开设供突出部分贯穿的孔位，在贯穿后焊接可提高焊接位置的连接强度；固定完成的钢筋可不必提供预拉力，即便提供也仅需较小的预拉力值。
36.为了方便吊环结构14的设置，吊环结构14通过板体折弯获得，包覆于钢筋外部，且端部开设用于吊装的孔位，此种方式可使得吊环结构14相对于钢筋的固定更加方便，且位置调节更加灵活，当调节完成后，通过对板体进行挤压即可使得吊环结构14对钢筋进行夹紧，而板体的两端实现贴合，贴合后需保证两端的孔位对应，从而保证吊装时受力的稳定性，当然，此处的孔位也可在建立吊环结构14相对于钢筋的固定后开设。
37.为了提高支撑主梁21的结构强度，采用框体结构作为上下移动体22，且以支撑主梁21上的环形侧壁与上下移动体22贴合，作为对上下移动体22的导向结构。
38.支撑主梁21的主体部分可通过杆体组合焊接的方式获得，也便于供第二吊索6的穿设，但由于导向轮23受到第二吊索6的力时，会对支撑主梁21形成挤压，且支撑主梁21长度较大，因此本优选方案中采用框体结构对支撑主梁21的局部进行支撑加强，且此支撑加强作用通过支撑主梁21上的环形侧壁进行传递，提高了支撑主梁21的抗弯性能。
39.为了提高安全性，在环形侧壁底部和顶部均设置阻挡结构，对上下移动体22的上下移动极限位置进行限制。
40.滑动起吊装置25包括纵桥向导轨、横桥向导轨和起吊结构；横桥向导轨相对于纵桥向导轨沿纵桥向方向移动，起吊结构相对于横桥向导轨沿横桥向方向移动，此种结构形式为一种较为常规的结构形式，可有效的适应当前的使用要求。
41.实施例三钢混组合桥施工方法，采用如实施例一所述的双跨同步张拉架桥机偏差监测系统，包括：第一步：预制钢梁模块1，形成包括底板11以及两侧两翼缘板12的槽型结构，通过若干钢筋组件13对两翼缘板12顶部进行连接，且在钢筋组件13中部设置吊环结构14；第二步：使架桥机2行进至第一跨和第二跨所在位置，第二跨位于在后施工的一侧；架桥机2的支撑主梁21一侧对应第一跨的位置设置有上下移动体22及对应的导向结构，支撑主梁21顶端沿横桥向对称设置有一组导向轮23以及对应的轴体高度调节结构24；第三步：通过位于支撑主梁21上的滑动起吊装置25依次实现第一跨和第二跨中沿横桥向布置的两钢梁模块1的吊装，以及，对应的预制桥面板3的吊装覆盖，其中，吊环结构14贯穿预制桥面板3；第四步：通过若干第一吊索5，逐一建立位于第一跨的预制钢梁模块1上各吊环结构14与上下移动体22底部的连接，以及，通过若干第二吊索6，逐一建立位于第二跨的预制钢梁模块1上各吊环结构14与上下移动体22顶部的连接，位于横桥向一侧的第二吊索6均搭设于一侧的导向轮23上；第五步：调节导向轮23高度，且同步进行架桥机的偏差监测而实现轴体高度调节
结构24的直线运动控制，直至完成各预制钢梁模块1的提拉；第六步：连续浇筑第一跨和第二跨的预制桥面板3之间的各向湿接缝混凝土，直至混凝土达到设计要求，解除各吊索与吊环结构14的连接；控制架桥机2按照两跨的间距行进，且重复第二步~第六步，直至桥梁架设完成。
42.本实施例中所起到的技术效果与上述实施例相同，此处不再赘述。
43.而与实施例二不同的是，本实施例中，控制第一吊索5相对于上下移动体22的连接位置，实现第一吊索5的竖直状态，从而可使得被第一吊索5提拉的钢梁模块1获得更加稳定的状态。
44.出于同样的技术目的，控制导向轮23的位置，实现每一第二吊索6在一平面内，此种方式可使得被第二吊索6提拉的钢梁模块1同样获得更加稳定的状态。
45.为了进一步提升被第二吊索6提拉的钢梁模块1的稳定性，第二吊索6与上下移动体22的连接位置，以及与钢梁模块1的连接位置，在纵桥向上与第一跨和第二跨的区域对应，即，如图6中所示，与上下移动体22最左侧连接的第二吊索6与第二跨的钢梁模块1的最左侧连接，依次类推，直至与上下移动体22最右侧连接的第二吊索6与第二跨的钢梁模块1的最右侧连接，通过此种方式可使得各处的第二吊索6长度相对稳定，从而保证更好的提拉稳定性。
46.在本发明中，上述提拉过程实际上并不存在钢梁模块1的位置提升，而仅仅会使得上下移动体22产生较小的位移，而位置移动量最大的为导向轮23。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。