大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及橋梁工程技術領域，尤其是一種大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著橋梁建設從內陸向外海發展，橋梁建設條件越來越復雜。如日本的明石海峽大橋通航凈空1500mX65m，海峽中央最大水深110m，主塔處水深達45m，海域最大海流流速達到4.5m/s，索塔基礎采用直徑80m、高70m的圓形設置雙壁鋼沉箱基礎，總重量達到19000噸。希臘的里翁-安蒂里翁大橋通航凈空300mX 65m，科林斯海灣水深達到65m，海流最大流速也超過4m/s，大橋主塔采用90m直徑沉箱基礎。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。
[0003]但是，對于外海海峽修建的跨海橋梁，如我國規劃建設的瓊州海峽大橋，主通航孔的通航凈空達到2650mX73m，工程海域不僅水深、流急，而且波浪巨大，觀測到的最大波高已超過12m。如果在瓊州海峽建設跨海大橋，橋梁的基礎規模巨大，基礎施工期波浪影響很大。我國的臺灣海峽、印尼的巽他海峽上修建跨海橋梁，也將面臨同樣嚴峻的挑戰。
[0004]外海跨海大橋的基礎規模很大，一般采用預制基礎。在預制基礎的定位沉放過程中，波浪、海流影響很大，很難獲得較長時間的良好海況作為施工窗口期，預制基礎的高精度定位沉放和施工安全面臨巨大的挑戰。
[0005]因此，跨海橋梁深水預制基礎定位沉放過程中，迫切需要研發定位沉放控制系統，有效控制預制基礎在波浪、海流作用下的運動，確保預制基礎的施工安全和定位精度。
【實用新型內容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]有鑒于此，本實用新型的主要目的是為解決現有技術的不足，提供一種用于大型橋梁深水預制基礎定位沉放的控制系統，以確保預制基礎的高精度定位沉放和施工安全。
[0008]( 二)技術方案
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供了一種大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統，該系統包括動力定位系統1、系泊系統2、GPS定位裝置3、C型浮式防波堤4和控制平臺5，其中:動力定位系統1包括N個定位船6，其中2n個定位船6沿波浪主導方向對稱布置在預制基礎7兩側，N為大于或等于4的自然數，η為大于或等于1的自然數；系泊系統2包括Μ個系泊纜8、Μ個力傳感器9和Μ個力調節器10，其中Μ為大于或等于Ν的自然數；系泊纜8兩端分別固定在預制基礎7和定位船6上，在系泊纜8上布置力傳感器9和力調節器10 ;GPS定位裝置3布置在預制基礎7頂面K個控制點上，同步監測預制基礎7下沉過程中K個控制點的三維坐標實時動態信息，其中K為大于或等于4的自然數；C型浮式防波堤4布置在動力定位系統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，用以改善預制基礎7施工窗口期的波浪影響；控制平臺5包括信息采集系統15和分析控制系統16，均安裝在定位船6上，控制預制基礎7定位沉放在預設位置范圍內。
[0010]上述方案中，所述系泊系統2中的力傳感器9是用來實時監測系泊纜8軸力大小變化的裝置，所述系泊系統2中的力調節器10通過控制卷揚機實現對系泊纜8軸力的調
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[0011]上述方案中，所述GPS定位裝置3實時監測預制基礎7下沉過程中Κ個控制點的三維坐標實時動態信息，進而獲取預制基礎7下沉過程中的實時動態運動響應。
[0012]上述方案中，所述C型浮式防波堤4中的浮式消浪單元11通過錨固裝置12錨固在海床上。
[0013]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Α的2?3倍，浮式消浪單元11的寬度A為波浪的波長L的1/10?1/2，浮式消浪單元11的高度B為波浪的波高Η的1/2?2倍，其中水面以上高度b為總高度B的1/3?1/2。
[0014]上述方案中，所述C型浮式防波堤4中，每個消浪單元11具有側面開孔的消浪隔室13，在消浪隔室13內設置有隔板，隔板上隨機布置有多個消浪孔，并且在消浪隔室13內填充有消浪材料14。
[0015]上述方案中，當波浪通過C型浮式防波堤4中的消浪單元11時，消浪隔室13隔板上隨機布置的消浪孔和消浪隔室13內的消浪材料14能夠將波浪水質點的運動軌跡打亂，波浪運動能量被耗散，經過多個消浪單元11的逐步耗能，最終通過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，進而能夠顯著改善預制基礎7施工窗口期的波浪影響。
[0016]上述方案中，所述信息采集系統15通過無線方式采集GPS定位裝置3監測的預制基礎7下沉過程中K個控制點的三維坐標實時動態信息，以及力傳感器9同步監測的Μ個系泊纜8軸力實時信息。
[0017]上述方案中，所述分析控制系統16在分析預測預制基礎7的縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫搖、縱搖、艏搖運動和Μ個系泊纜8軸力實時響應的基礎上，通過力調節器10控制卷揚機實現多點同步調節Μ個系泊纜8軸力來控制預制基礎7的運動響應，最終將預制基礎7定位沉放在預設位置范圍內。
[0018](三)有益效果
[0019]本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統，其有益效果是:
[0020]1、本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統，C型浮式防波堤通過多個消浪單元中消浪隔室隔板上隨機布置的消浪孔和消浪隔室內的消浪材料耗散波浪運動能量，能夠顯著改善預制基礎施工窗口期的波浪影響，保障預制基礎施工過程的安全性，提高預制基礎的定位沉放精度。
[0021]2、本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統，通過信息采集系統實時監測預制基礎的縱蕩、橫蕩、垂蕩、橫搖、縱搖、艏搖運動和Μ個系泊纜軸力響應，分析控制系統在分析預測的基礎上，通過力調節器多點同步調節Μ個系泊纜軸力來控制預制基礎的運動響應，最終將預制基礎定位沉放在預設位置范圍內。
[0022]3、本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統，適用于深水海域預制基礎的定位沉放施工，具有較高的安全可靠性，經濟性好，實用性強，應用范圍廣。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統的平面布置示意圖；
[0024]圖2為本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統的立面布置示意圖；
[0025]圖3為本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統中浮式防波堤大樣1的不意圖；
[0026]圖4為本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統中浮式消浪單元一種形式的示意圖；
[0027]圖5為本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統中控制平臺的工作示意圖；
[0028]附圖中標記如下:
[0029]1動力定位系統；2系泊系統；3 GPS定位裝置；4 C型浮式防波堤；5控制平臺；6定位船；7預制基礎；8系泊纜；9力傳感器；10力調節器；11浮式消浪單元；12錨固裝置；13消浪隔室；14消浪材料；15信息采集系統；16分析控制系統。
【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0031]如圖1、圖2所示，本實用新型提供的大型橋梁深水預制基礎定位沉放控制系統，包括動力定位系統1、系泊系統2、GPS定位裝置