缆索吊机节段智能化吊装控制系统及施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工机械化装备的智能化控制领域，特别是一种缆索吊机节段智能化吊装控制系统及施工方法。

背景技术：

1、近年来，随着大跨度桥梁的相继建造、施工工艺的不断改善、材料生产及机械制造技术的全面进步，缆索吊装作为最常用的拱桥安装设备，缆索吊装技术朝着索跨大、吊重大、吊运系统性能显著改进等方向发展。

2、某工程工程跨越深切峡谷，主桥跨度达到500m，是国内直径最大的钢管混凝土拱桥，拱肋结构复杂，制造、拼装精度、线形控制要求高，单件吊装重量大，且桥址处为深切“v”型峡谷，6级以上大风天气有300多天，常规缆索吊装技术难以满足桥梁施工的需求。小节段吊装施工难以控制线形，而大节段吊装的单次起吊重量达到500t，对现有的缆索吊机装备提出更高的要求。而且适于本工程的缆索吊因为载荷多变、结构庞大，存在较高的危险因素，操作不当发生安全事故的概率较高，轻则使设备部件产生损坏，重则造成巨大的人员和财产损失。传统的以人工为主的控制方式已经不能满足施工工艺发展需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种缆索吊机节段智能化吊装控制系统及施工方法，能够满足重型构件的吊装施工的高精度和安全性的控制需求，施工过程中能够对钢索拉伸变形、钢索行程、构件空中姿态、拱肋线形进行监控，提高操作的自动化和智能化水平，降低施工安全风险。

2、为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种缆索吊机节段智能化吊装控制系统，包括承重索，在承重索上固设有钢索拉伸检测装置，钢索拉伸检测装置位于桥梁两端索鞍之间，用于根据承重索的直径变化监测承重索的拉伸应力。

3、优选的方案中，还包括牵引索和起重索；

4、在牵引索和起重索上设有钢索拉伸检测装置。

5、优选的方案中，钢索拉伸检测装置固定设置在桥梁两端索鞍之间的牵引索上，并随着牵引索往复运动。

6、优选的方案中，所述的钢索拉伸检测装置为多个，多个钢索拉伸检测装置相隔一定间距，当需要越障时，拆除需要翻越障碍时的钢索拉伸检测装置，确保在牵引索上至少有一个钢索拉伸检测装置。

7、优选的方案中，起重索的一端设有起重索锚固，钢索拉伸检测装置设置在靠近起重索锚固的位置。

8、优选的方案中，所述的钢索拉伸检测装置中，钢索拉伸检测底座用于套接在钢索上，在钢索拉伸检测底座的内壁设有多个按圆周分布的钢索拉伸固定头，钢索拉伸固定头用于与钢索固定连接，钢索拉伸固定头的端头设有弹性元件，确保与钢索的可靠固定连接。还设有至少一对以圆心对称布置的钢索拉伸检测头，钢索拉伸检测头设有伸缩行程检测结构，用于检测钢索拉伸检测头的伸缩行程，通过伸缩行程检测钢索的直径变化，并由直径变化换算钢索的张力变化。

9、优选的方案中，钢索拉伸检测头与存储装置电连接，存储装置与无线传输装置电连接，以将数据发送至工控机；

10、还设有电源装置，电源装置为钢索拉伸检测头、存储装置和无线传输装置供电。

11、优选的方案中，在牵引索和起重索上还设有钢索行程检测装置，钢索行程检测装置设有安装在与钢索相对静止部的钢索行程检测底座，钢索行程检测底座与钢索行程检测摆臂铰接，还设有用于使钢索行程检测摆臂压紧在钢索上的钢索行程检测弹簧，在钢索行程检测摆臂的端头设有钢索行程检测检测头，钢索行程检测检测头内设有霍尔检测元件。

12、优选的方案中，在地面设有地面监控摄像组，在塔顶设有塔顶监控摄像组，通过地面监控摄像组和塔顶监控摄像组监控拱肋和钢箱梁的线型和对位情况；

13、地面监控摄像组和塔顶监控摄像组与工控机电连接。

14、优选的方案中，在吊装的拱肋主桁架和钢箱梁上还设有姿态传感器，姿态传感器包括陀螺仪或加速度传感器或陀螺仪和加速度传感器的组合；

15、姿态传感器与工控机电连接。

16、一种控制方法，用于上述的缆索吊机节段智能化吊装控制系统，在扣索上设有钢索拉伸检测装置，对扣索的拉力进行监测，包括以下步骤：

17、s1101、将钢索拉伸检测装置套接在承重索的钢索上，使承重索自然垂落，此时将钢索拉伸检测头的行程标定为零位，通过承重索承载多个预设重量，将钢索拉伸检测头的行程标定为对应的重量，建立拉伸重量与钢索拉伸检测头的行程对应的函数关系式；

18、s1102、在承重索上安装钢索拉伸检测装置；

19、根据设计要求，获取承重索的预设张紧力，与实测的钢索拉伸检测头拉力数据进行对比，若超出预设张紧力，则报警。

20、一种控制方法，用于上述的缆索吊机节段智能化吊装控制系统，s1201、将钢索拉伸检测装置套接在牵引索和起重索的钢索上，使钢索自然垂落，此时将钢索拉伸检测头的行程标定为零位，通过钢索承载多个预设重量，将钢索拉伸检测头的行程标定为对应的重量，建立拉伸重量与钢索拉伸检测头的行程对应的函数关系式；

21、s1202、在牵引索和起重索上安装钢索拉伸检测装置，钢索拉伸检测装置的钢索拉伸检测底座采用两个半环的结构，两个半环之间通过螺栓固定连接，以便于拆卸；

22、在牵引索或起重索上安装多个钢索拉伸检测装置，当某个钢索拉伸检测装置需要越过障碍时，则拆卸需要越障的钢索拉伸检测装置，确保在牵引索或起重索设有至少一个钢索拉伸检测装置；

23、s1203、根据设计要求，获取牵引索或起重索的预设张紧力，与实测的钢索拉伸检测头拉力数据进行对比，若超出预设张紧力，则停机报警。

24、优选的方案中，s1301、在地面设有地面监控摄像组，在塔顶设有塔顶监控摄像组，通过地面监控摄像组和塔顶监控摄像组监控拱肋和钢箱梁的线型和对位情况；

25、地面监控摄像组和塔顶监控摄像组与工控机电连接；

26、根据设计数据建立虚拟模型，在虚拟模型中模拟与施工进度一致的模型，在虚拟模型中设置与现实对应的监控摄像头；

27、s1302、对虚拟模型中监控摄像头的方向和视野进行标定与现实的监控摄像头一致；

28、s1303、采集现实的各个监控摄像头的监控图像，获取虚拟模型中监控摄像头的监控图像，将构件的轮廓进行比对，获得构件的调整反馈数据。

29、优选的方案中，s1401、将钢索行程检测装置设置在起重卷扬机、索鞍或跑车定滑轮的固定部，将钢索行程检测检测头压紧在起重索上，由此获得起重索的行程数据，将行程数据与预设起重行程数据进行比较，实现起重自动化控制。

30、优选的方案中，将姿态传感器设置在待起吊构件上，获取构件的起吊姿态；

31、s1501、起吊时，先检测起重索拉力是否超出预设值，否则继续下一步；

32、s1502、根据设计数据，计算各个起重索的行程，在落钩前，通过调节各个起重索的行程调整构件的空中姿态；

33、以姿态传感器和监控摄像头获取的数据对构件的姿态和位置进行修正；

34、通过以上步骤，实现构件的自动化起吊。

35、本发明提供的一种缆索吊机节段智能化吊装控制系统及施工方法，通过采用以上的结构，具有以下有益效果：

36、1、本发明能够在确保起吊重量达到500t的前提下，通过智能化控制确保施工安全。

37、2、本发明设置的监控摄像头、姿态传感器、钢索行程检测装置和钢索拉伸检测装置，配合信息化、自动化和智能化系统，能够辅助监控并辅助调整拱肋线形，监控承重安全、监控牵引精度，监控起吊姿态和起重安全性。实现信息化、自动化和智能化控制，在大跨度桥梁施工条件下，恶劣施工条件下，确保施工安全，确保了施工质量。

38、3、本发明的施工方法，提高施工作业效率，减少人员数量，降低对操作人员的素质要求，降低施工风险。