[實(shí)用新型]大型橋梁深水預(yù)制基礎(chǔ)定位沉放控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520705498.1
• 申請(qǐng)日: 2015-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN204982902U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉高;張喜剛;劉天成;陳上有;程潛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中交公路長(zhǎng)大橋建設(shè)國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): E02D15/08
• 分類號(hào): E02D15/08;E02D33/00;E02B3/06
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種大型橋梁深水預(yù)制基礎(chǔ)定位沉放控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著橋梁建設(shè)從內(nèi)陸向外海發(fā)展，橋梁建設(shè)條件越來(lái)越復(fù)雜。如日本的明石海峽大橋通航凈空1500m×65m，海峽中央最大水深110m，主塔處水深達(dá)45m，海域最大海流流速達(dá)到4.5m/s，索塔基礎(chǔ)采用直徑80m、高70m的圓形設(shè)置雙壁鋼沉箱基礎(chǔ)，總重量達(dá)到19000噸。希臘的里翁-安蒂里翁大橋通航凈空300m×65m，科林斯海灣水深達(dá)到65m，海流最大流速也超過(guò)4m/s，大橋主塔采用90m直徑沉箱基礎(chǔ)。上述跨海橋梁處于近海，雖然水很深，海流影響大，但波浪影響較小。

但是，對(duì)于外海海峽修建的跨海橋梁，如我國(guó)規(guī)劃建設(shè)的瓊州海峽大橋，主通航孔的通航凈空達(dá)到2650m×73m，工程海域不僅水深、流急，而且波浪巨大，觀測(cè)到的最大波高已超過(guò)12m。如果在瓊州海峽建設(shè)跨海大橋，橋梁的基礎(chǔ)規(guī)模巨大，基礎(chǔ)施工期波浪影響很大。我國(guó)的臺(tái)灣海峽、印尼的巽他海峽上修建跨海橋梁，也將面臨同樣嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

外海跨海大橋的基礎(chǔ)規(guī)模很大，一般采用預(yù)制基礎(chǔ)。在預(yù)制基礎(chǔ)的定位沉放過(guò)程中，波浪、海流影響很大，很難獲得較長(zhǎng)時(shí)間的良好海況作為施工窗口期，預(yù)制基礎(chǔ)的高精度定位沉放和施工安全面臨巨大的挑戰(zhàn)。

因此，跨海橋梁深水預(yù)制基礎(chǔ)定位沉放過(guò)程中，迫切需要研發(fā)定位沉放控制系統(tǒng)，有效控制預(yù)制基礎(chǔ)在波浪、海流作用下的運(yùn)動(dòng)，確保預(yù)制基礎(chǔ)的施工安全和定位精度。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于大型橋梁深水預(yù)制基礎(chǔ)定位沉放的控制系統(tǒng)，以確保預(yù)制基礎(chǔ)的高精度定位沉放和施工安全。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種大型橋梁深水預(yù)制基礎(chǔ)定位沉放控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括動(dòng)力定位系統(tǒng)1、系泊系統(tǒng)2、GPS定位裝置3、C型浮式防波堤4和控制平臺(tái)5，其中：動(dòng)力定位系統(tǒng)1包括N個(gè)定位船6，其中2n個(gè)定位船6沿波浪主導(dǎo)方向?qū)ΨQ布置在預(yù)制基礎(chǔ)7兩側(cè)，N為大于或等于4的自然數(shù)，n為大于或等于1的自然數(shù)；系泊系統(tǒng)2包括M個(gè)系泊纜8、M個(gè)力傳感器9和M個(gè)力調(diào)節(jié)器10，其中M為大于或等于N的自然數(shù)；系泊纜8兩端分別固定在預(yù)制基礎(chǔ)7和定位船6上，在系泊纜8上布置力傳感器9和力調(diào)節(jié)器10；GPS定位裝置3布置在預(yù)制基礎(chǔ)7頂面K個(gè)控制點(diǎn)上，同步監(jiān)測(cè)預(yù)制基礎(chǔ)7下沉過(guò)程中K個(gè)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，其中K為大于或等于4的自然數(shù)；C型浮式防波堤4布置在動(dòng)力定位系統(tǒng)1外圍海域迎浪方向，由多組按C字型排列的浮式消浪單元11連接組成，用以改善預(yù)制基礎(chǔ)7施工窗口期的波浪影響；控制平臺(tái)5包括信息采集系統(tǒng)15和分析控制系統(tǒng)16，均安裝在定位船6上，控制預(yù)制基礎(chǔ)7定位沉放在預(yù)設(shè)位置范圍內(nèi)。

上述方案中，所述系泊系統(tǒng)2中的力傳感器9是用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系泊纜8軸力大小變化的裝置，所述系泊系統(tǒng)2中的力調(diào)節(jié)器10通過(guò)控制卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)系泊纜8軸力的調(diào)節(jié)。

上述方案中，所述GPS定位裝置3實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)制基礎(chǔ)7下沉過(guò)程中K個(gè)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，進(jìn)而獲取預(yù)制基礎(chǔ)7下沉過(guò)程中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。

上述方案中，所述C型浮式防波堤4中的浮式消浪單元11通過(guò)錨固裝置12錨固在海床上。

上述方案中，所述C型浮式防波堤4的寬度D為浮式消浪單元11寬度A的2～3倍，浮式消浪單元11的寬度A為波浪的波長(zhǎng)L的1/10～1/2，浮式消浪單元11的高度B為波浪的波高H的1/2～2倍，其中水面以上高度b為總高度B的1/3～1/2。

上述方案中，所述C型浮式防波堤4中，每個(gè)消浪單元11具有側(cè)面開孔的消浪隔室13，在消浪隔室13內(nèi)設(shè)置有隔板，隔板上隨機(jī)布置有多個(gè)消浪孔，并且在消浪隔室13內(nèi)填充有消浪材料14。

上述方案中，當(dāng)波浪通過(guò)C型浮式防波堤4中的消浪單元11時(shí)，消浪隔室13隔板上隨機(jī)布置的消浪孔和消浪隔室13內(nèi)的消浪材料14能夠?qū)⒉ɡ怂|(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡打亂，波浪運(yùn)動(dòng)能量被耗散，經(jīng)過(guò)多個(gè)消浪單元11的逐步耗能，最終通過(guò)C型浮式防波堤4的波浪波高被大幅減小，波浪能量大幅降低，進(jìn)而能夠顯著改善預(yù)制基礎(chǔ)7施工窗口期的波浪影響。

上述方案中，所述信息采集系統(tǒng)15通過(guò)無(wú)線方式采集GPS定位裝置3監(jiān)測(cè)的預(yù)制基礎(chǔ)7下沉過(guò)程中K個(gè)控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，以及力傳感器9同步監(jiān)測(cè)的M個(gè)系泊纜8軸力實(shí)時(shí)信息。