CN110512533A - 一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其是一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，包括钢管拱桥、扣索、塔架、千斤顶及控制装置，所述塔架设有两个，所述塔架背向所述钢管拱桥一侧设有锚碇，所述锚碇背向所述塔架的一侧设有撑脚，所述扣索一端布设在所述钢管拱桥上，另一端依次滑动穿设过对应的所述塔架、所述锚碇及所述撑脚，所述扣索位于所述撑脚与所述锚碇之间套设有锚具；所述千斤顶用于所述扣索的夹持固定，且一端与所述撑脚抵接，能够对所述扣索进行牵拉，以调节所述钢管拱桥的初应力；控制装置用于控制扣索的牵拉。本发明能够实时获取钢管拱桥初应力状态，并且能够实时调节钢管拱桥的初应力，保证钢管拱桥的安全性。

Description

一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统

技术领域

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其是一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统。

背景技术

钢管混凝土拱桥力学性能和施工性能优良，经济性优势显著，在桥梁建设领域得到了广泛应用。钢管混凝土拱桥的不足在于其跨越能力相对较弱，其中钢管的初应力问题是制约钢管混凝土拱桥向更大跨度发展的原因之一。

钢管初应力是在拱桥施工过程产生的，钢管混凝土拱桥的施工工序是先安装空钢管拱肋，合龙后灌注管内混凝土形成钢管混凝土拱肋。在管内混凝土形成强度前，空钢管拱肋要承受钢管自重、混凝土湿重以及施工荷载等，即在钢管与混凝土作为组合结构共同承受荷载之前，空钢管中已产生了初应力，这就是钢管混凝土拱桥中钢管的初应力问题，初应力的存在增大拱桥的变形降低其整体承载能力。研究表明，钢管混凝土拱桥的初应力度与跨径有直接关系，根据给出的跨径与初应力度函数关系，计算出当桁式拱跨径达到700m时，初应力度为0.65，达到《公路钢管混凝土拱桥设计规范》JTG/T D65-06-2015规范规定的初应力限值，限制了拱桥向更大跨度发展。

但是当前钢管混凝土拱桥施工监控工作大多仅开展了初应力的监测，只要初应力的数值在规范允许的范围内就不再进行过多研究，这种做法对于中小跨径拱桥是可以的，但是对于超大跨钢管混凝土拱桥将可能埋下安全隐患。钢管是弹塑性材料，一旦进入塑性状态将产生不可恢复的变形，而施工过程中，由于未形成钢管混凝土组合受力结构，可能出现短暂的钢管达到屈服强度的状况，此时，如果不能通过实时监测获取到钢管的真实应力状态，并通过主动调节进行钢管的初应力控制，即使后期钢管应力状态回归到一个较低的水平，但这种不可恢复的变形也会给拱桥的长期特性带来安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，能够实时获取钢管拱桥初应力状态，并且能够实时调节钢管拱桥的初应力，保证钢管拱桥的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，包括钢管拱桥、扣索、塔架、千斤顶及控制装置，

所述塔架设有两个，且分别位于所述钢管拱桥的两端，所述塔架背向所述钢管拱桥一侧设有锚碇，所述锚碇背向所述塔架的一侧设有撑脚，所述扣索设有多根，且沿所述钢管拱桥的拱轴线均匀分布，所述扣索一端布设在所述钢管拱桥上，另一端依次滑动穿设过对应的所述塔架、所述锚碇及所述撑脚，所述扣索位于所述撑脚与所述锚碇之间套设有锚具，所述锚具与所述锚锭固定链接，并设置有用于夹紧所述扣索的夹具；所述千斤顶设置有多个，其一端固定在所述撑脚上，另一端一一与所述扣索配合夹紧，以能够对夹紧的所述扣索进行牵拉，从而调节所述钢管拱桥的初应力；

所述控制装置包括应变计、数据获取模块、预警值设置模块、分析处理模块及油泵模块，

所述应变计设置在所述钢管拱桥的控制截面上，以用于所述钢管拱桥初应力的测量；

所述数据获取模块包括数据采集子模块及数据传输子模块，所述数据采集子模块用于设定所述应变计测量的频次，且能够获取所述应变计测量的数值；所述数据传输子模块用于将所述数据采集子模块获取所述应变计的测量数值发送到所述分析处理模块；

所述预警值设置模块用于所述钢管拱桥不同控制截面预警初应力值的设定，所述分析处理模块用于将所述应变计测量的数值与所述预警值设置模块设定的预警初应力值进行比较，当所述应变计测量的数值大于所述预警值设置模块设定的预警初应力值时，所述分析处理模块根据所述应变计测量的数值与所述预警值设置模块的数值之差生成牵拉量，并通过所述油泵模块控制所述千斤顶对所述扣索进行牵拉。

进一步地，所述撑脚设有用于所述扣索穿设的导孔，所述扣索套设有保护管，所述保护管两端分别与所述撑脚及所述锚具密封连接，以对所述导孔的一侧进行密封；所述千斤顶套设有密封环，所述密封环位于所述千斤顶与所述撑脚的连接处，以对所述导孔背向所述保护管的一侧进行密封。

进一步地，所述塔架设有扣索座，所述扣索座包括引导轮、连接轴、固定板及底板，所述固定板设有两个，且分别与所述底板的两侧固定连接，所述底板通过螺栓固定在所述塔架上；所述连接轴设有若干个，若干所述连接轴两端分别与两所述固定板固定连接，且沿弧型结构排列，每一所述连接轴上均可转动的安装有所述引导轮，所述引导轮的周壁具有凹向圆心的滑槽，以使所述扣索能够通过所述引导轮的滑槽穿设过所述塔架。

进一步地，所述滑槽的表面设有橡胶。

进一步地，所述扣索座还包括支撑架，所述支撑架一端与所述连接轴固定连接，另一端与所述底板固定连接。

进一步地，所述控制装置还包括加密测量模块，所述加密测量模块包括传感器子模块、历史环境量获取子模块及环境量对比子模块，所述传感器子模块包括温度传感器及风速传感器，且分别用于所述钢管拱桥所在位置温度及风速的测量，并能够生成每日温度及风速的平均值；所述历史环境量获取子模块用于获取所述钢管拱桥所在位置的历年中每日温度及风速的平均值；所述环境量对比子模块用于将所述传感器子模块与所述历史环境量获取子模块相对应时间的数值进行比较，当所述传感器子模块与所述历史环境量获取子模块的差值大于设定值时，所述环境量对比子模块控制所述数据采集子模块对所述应变计进行数据采集，当所述应变计测量的数值大于所述预警值设置模块设定的预警初应力值时，所述分析处理模块根据所述应变计测量的数值与所述预警值设置模块的数值之差生成牵拉量，并通过油泵模块(7)控制千斤顶(2)对扣索(11)进行牵拉。

进一步地，还包括模型展示端，所述模型展示端包括模型建立模块及受力显示模块，所述模型建立模块用于通过Tekla软件对所述钢管拱桥进行建模；所述受力显示模块用于获取所述应变计的数值，所述受力显示模块在所述模型建立模块中对应的位置显示受力情况，并能够对超出预警初应力值的控制截面在所述模型建立模块中对应位置以鲜明的颜色显示。

进一步地，所述预警值设置模块能够将符合规定的初应力值至预警初应力值分别多个梯度，所述受力显示模块能够获取所述预警值设置模块中梯度的数值，并根据梯度的高低，在所述受力显示模块对应位置中通过渐变的颜色显示。

进一步地，所述扣索的数量、所述扣索安装在所述钢管拱桥和所述塔架的位置、所述控制截面在所述钢管拱桥的位置通过有限元分析确定。

进一步地，所述钢管拱桥初应力的调节步骤为：

S1：所述分析处理模块将牵拉量分为若干份等量的调整量；

S2：所述分析处理模块对所述油泵模块输入调整量，以使所述千斤顶对所述扣索进行一次调整量的牵拉；

S3：所述数据采集子模块对所述应变计的测值进行采集，当所述数据采集子模块的数值大于所述预警值设置模块的数值时，重复步骤S2直至所述数据采集子模块的数值小于所述预警值设置模块的数值。

本发明的有益效果是：

1.在数据采集子模块的作用下，能够按照设定的频次控制应变计进行测量。以对控制钢管拱桥的控制截面的初应力进行测量，当应变计的测值大于预警值设置模块的预警应力值时，分析处理模块根据应变计的测值与预警值设置模块的预警应力值之差生成牵拉量，并控制油泵模块，以使油泵模块能够控制千斤顶，千斤顶通过伸缩使得扣索能够对钢管拱桥进行牵拉，保证了钢管拱桥在施工的过程中处于符合规定的初应力。解决了人测量初应力的滞后性，并且能够全面获取初应力的真实状态，可能忽略某些中间过程，从而避免结构安全带来隐患。

2.扣索与引导轮为滚动摩擦方式，能够减少扣索在牵拉时受到损耗，增加了扣索的使用寿命，提高施工过程中的安全性；由于若干连接轴沿弧型结构排列，使得连接轴上的引导轮也具有沿弧型结构排列，因此扣索通过引导轮的滑槽穿设过塔架时，能够增加扣索与引导轮的接触面积，使得扣索的压力能够均匀地分担到塔架上，防止塔架出现疲劳部位；在支撑架的作用下，能够提高连接轴的支撑性，增加施工过程的安全性。

3.由于初应力是会受到环境的温度及风力影响的，相同的钢管拱桥在不同的温度及风力中会具有不同的初应力，本发明中通过环境量对比子模块将传感器子模块与历史环境量获取子模块相对应时间的数值进行比较，当传感器子模块与历史环境量获取子模块的差值大于设定值时，环境量对比子模块控制数据采集子模块对应变计进行数据采集，以获得异常环境对钢管拱桥初应力的影响，防止数据采集子模块在设定的测量频次中无法及时发现因环境原因出现的钢管拱桥初应力的变化情况，保证施工过程的安全性。

4.由于整个施工过程中结构体系不断发生变化，以及温度边界条件等影响，精确的扣索力调整值是无法计算得到的，分析处理模块能够将牵拉量分为若干份等量的调整量，并对油泵模块输入调整量，千斤顶对扣索进行一次调整量的牵拉后，再次测量钢管拱桥的初应力，直至数据采集子模块的数值小于预警值设置模块的数值，由于每次钢管拱桥初应力的调节都是小量控制扣索的牵拉，弥补计算的不足，同时安全性高、稳定性强、控制结果好。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的锚碇结构示意图。

图3是本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的千斤顶结构示意图。

图4是本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的扣索座结构示意图。

图5是本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的牵引轮结构示意图。

图6是本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的控制框图。

图中，1-钢管拱桥，10-控制截面，11-扣索，12-塔架，13-锚碇，14-撑脚，15-锚具，151-夹具，16-保护管，17-密封环，18-引导轮，180-连接轴，181-固定板，182-底板，183-支撑架，184-滑槽，185-螺栓，186-橡胶，2-千斤顶，3-应变计，4-数据获取模块，41-数据采集子模块，42-数据传输子模块，5-预警值设置模块，6-分析处理模块，7-油泵模块，8-加密测量模块，81-传感器子模块，82-历史环境量获取子模块，83-环境量对比子模块，9-模型展示端，91-模型建立模块，92-受力显示模块。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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。本文中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。

请同时参见图1至图6，本发明一较佳实施方式的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统包括钢管拱桥1、扣索11、塔架12、千斤顶2及控制装置。

塔架12设有两个，且分别位于钢管拱桥1的两端，塔架12背向钢管拱桥1一侧设有锚碇13，锚碇13背向塔架12的一侧设有撑脚14，扣索11设有多根，且沿钢管拱桥1的拱轴线均匀分布，扣索11一端布设在钢管拱桥1上，另一端依次滑动穿设过对应的塔架12、锚碇13及撑脚14。

扣索11位于撑脚14与锚碇13之间套设有锚具15，锚具15通过夹具与扣索11连接，且一端与锚碇13连接。千斤顶2用于部分扣索11的夹持固定，且一端与撑脚14抵接，能够对扣索11进行牵拉，以调节钢管拱桥1的初应力。

锚具15与锚锭固定链接，并设置有用于夹紧扣索11的夹具151。千斤顶2设置有多个，其一端固定在撑脚14上，另一端一一与扣索11配合夹紧，以能够对夹紧的扣索11进行牵拉，从而调节钢管拱桥1的初应力。

本实施例中，部分的扣索11设置有千斤顶2，千斤顶2所需的数量是根据预估钢管拱桥1的牵拉量确定，通过使用合适数量的千斤顶2，保证能够对钢管拱桥1进行初应力的调整，同时减少千斤顶2安装的时间及使用千斤顶花费的费用。在千斤顶2的作用下，能够对扣索11进行牵拉，从而实现钢管拱桥1初应力的调节，证整个施工过程钢管初应力不超限。

在本实施例中，千斤顶2采用穿心式千斤顶，其一端能够将扣索11进行夹持，以对扣索进行牵拉。

本实施例中，夹具151是预先套设在扣索11上，且与锚具15固定连接，在施工的过程中，夹具151处于打开状态，以使千斤顶2能够对扣索11进行牵拉，当施工完毕后通过闭合夹具151，使得扣索11能够通过夹具151固定在锚具15上。

撑脚14设有用于扣索11穿设的导孔，扣索11套设有保护管16，保护管111两端分别与撑脚14及锚具15密封连接，以对导孔的一侧进行密封。千斤顶2套设有密封环17，密封环17位于千斤顶2与撑脚14的连接处，以对导孔背向保护管111的一侧进行密封。通过保护管16及密封环17共同配合，防止砂石或水进入千斤顶2内，以提高千斤顶2的使用寿命和伸缩准确性。

本实施例中，塔架12设有扣索座，扣索座包括引导轮18、连接轴180、固定板181及底板182。

固定板181设有两个，且分别与底板182的两侧固定连接，底板182通过螺栓185固定在塔架12上；连接轴180设有若干个，若干连接轴180两端分别与两固定板181固定连接，且沿弧型结构排列，每一连接轴180上均可转动的安装有引导轮18，引导轮18的周壁具有凹向圆心的滑槽184，以使扣索11能够通过引导轮18的滑槽穿设过塔架12。

扣索11与引导轮18为滚动摩擦方式，能够减少扣索11在牵拉时受到损耗，增加了扣索11的使用寿命，提高施工过程中的安全性。由于若干连接轴180沿弧型结构排列，使得连接轴180上的引导轮18也具有沿弧型结构排列，因此扣索11通过引导轮18的滑槽184穿设过塔架12时，能够增加扣索11与引导轮18的接触面积，使得扣索11的压力能够均匀地分担到塔架11上，防止塔架出现疲劳部位。

滑槽184的表面设有橡胶186。在橡胶186的作用能够避免扣索11与引导轮18直接摩擦，以有效地提高扣索11的使用寿命。

扣索座还包括支撑架183，支撑架183一端与连接轴180固定连接，另一端与底板182固定连接。在支撑架183的作用下，能够提高连接轴180的支撑性，增加施工过程的安全性。

控制装置包括应变计3、数据获取模块4、预警值设置模块5、分析处理模块6及油泵模块7。

应变计3设置在钢管拱桥1的控制截面10上，以用于钢管拱桥1初应力的测量。本实施例中，应变计3采用振弦式应变计，其能够实时测量钢管拱桥初应力的数值，要求具有高精度、高灵敏度、优良的防水性能和长期稳定性，能够在恶劣的环境下使用，精度要能达到全量程的1％。

本实施例中，扣索11的数量、扣索11安装在钢管拱桥1和塔架12的位置、控制截面10在钢管拱桥1的位置通过有限元分析确定。控制截面10是指构件最危险处，内力发生的截面。本实施例的控制截面10如图1所示。

数据获取模块4包括数据采集子模块41及数据传输子模块42，数据采集子模块41用于设定应变计3测量的频次，且能够获取应变计3测量的数值；数据传输子模块42用于将数据采集子模块41获取应变计3的测量数值发送到分析处理模块6。

预警值设置模块5用于钢管拱桥1不同控制截面10预警初应力值的设定。由于钢管拱桥上不同部位会采用不同的钢管材质，而钢材强度不同，其屈服强度也是不相同，本申请中根据不同控制截面10中钢材强度的不同，设定符合规定的屈服强度预警值。

分析处理模块6用于将应变计3测量的数值与预警值设置模块5设定的预警初应力值进行比较，当应变计3测量的数值大于预警值设置模块5设定的预警初应力值时，分析处理模块6根据应变计3测量的数值与预警值设置模块5的数值之差生成牵拉量，并通过油泵模块7控制千斤顶2对扣索11进行牵拉。并通过控制油泵模块7控制千斤顶2对扣索11进行牵拉。

在数据采集子模块41的作用下，能够按照设定的频次控制应变计3进行测量。以对控制钢管拱桥1的控制截面10的初应力进行测量，当应变计3测量的数值大于预警值设置模块5设定的预警初应力值时，分析处理模块6根据应变计3测量的数值与预警值设置模块5的数值之差生成牵拉量，并控制油泵模块7，以使油泵模块7能够控制千斤顶2，千斤顶2通过伸缩使得扣索11能够对钢管拱桥1进行牵拉，保证了钢管拱桥1在施工的过程中处于符合规定的初应力。解决了人测量初应力的滞后性，并且能够全面获取初应力的真实状态，可能忽略某些中间过程，从而避免结构安全带来隐患。

控制装置还包括加密测量模块8，加密测量模块8包括传感器子模块81、历史环境量获取子模块82及环境量对比子模块83，传感器子模块81包括温度传感器及风速传感器，且分别用于钢管拱桥1所在位置温度及风速的测量，并能够生成每日温度及风速的平均值；历史环境量获取子模块82用于获取钢管拱桥1所在位置的历年中每日温度及风速的平均值；环境量对比子模块83用于将传感器子模块81与历史环境量获取子模块82相对应时间的数值进行比较，当传感器子模块81与历史环境量获取子模块82的差值大于设定值时，环境量对比子模块83控制数据采集子模块41对应变计3进行数据采集，以确定是否需要以调节钢管拱桥1的初应力。当应变计3测量的数值大于预警值设置模块5设定的预警初应力值时，分析处理模块6根据应变计3测量的数值与预警值设置模块5的数值之差生成牵拉量，并通过控制油泵模块7控制千斤顶2对扣索11进行牵拉。

由于初应力是会受到环境的温度及风力影响的，相同的钢管拱桥在不同的温度及风力中会具有不同的初应力，本实施例中通过环境量对比子模块83将传感器子模块81与历史环境量获取子模块82相对应时间的数值进行比较，当传感器子模块81与历史环境量获取子模块83的差值大于设定值时，环境量对比子模块83控制数据采集子模块41对应变计3进行数据采集，以获得异常环境对钢管拱桥初应力的影响，防止数据采集子模块41在设定的测量频次中无法及时发现因环境原因出现的钢管拱桥1初应力的变化情况，保证施工过程的安全性。

本实施例中，还包括模型展示端9，模型展示端9包括模型建立模块91及受力显示模块92。模型建立模块91用于通过Tekla软件对钢管拱桥1进行建模；受力显示模块92用于获取应变计2的数值，受力显示模块92在模型建立模块91中对应的位置显示受力情况，并能够对超出预警初应力值的控制截面10在模型建立模块91中对应位置以鲜明的颜色显示。本申请中，采用红色表示超出预警初应力的控制截面10。

由于钢管节段就位、松吊索、牵拉扣索、合龙松扣索、弦杆混凝土灌注、格子梁吊装、吊杆牵拉等都是钢管初应力的主要影响工况，施工过程中结构体系不断变化，初应力的数值也在不断变化，在受力显示模块92中，可以直观地了解到钢管拱桥1的控制截面10受力情况，便于工作人员对控制截面10初应力变化的分析，从而掌握控制截面10初应力变化的规律，以便于后序施工的改进。

本实施例中，预警值设置模块5能够将符合规定的初应力值至预警初应力值分别多个梯度，受力显示模块92能够获取预警值设置模块5中梯度的数值，并根据梯度的高低，在受力显示模块92对应位置中通过渐变的颜色显示。由于钢管拱桥的初应力是逐渐变化的，通过将符合规定的初应力值至预警初应力值分别多个梯度，使得工作人员提前了解控制截面10变化的情况，从而能够对即将超出预警应力值的控制截面10进行提前关注，有效地保证整个施工过程钢管初应力不超限。

钢管拱桥1初应力的调节步骤为：

S1：分析处理模块6将牵拉量分为若干份等量的调整量；

S2：分析处理模块6对油泵模块7输入调整量，以使千斤顶2对扣索11进行一次调整量的牵拉；

S3：数据采集子模块41对应变计3的测值进行采集，当数据采集子模块41的数值大于预警值设置模块5的数值时，重复步骤S2直至数据采集子模块41的数值小于预警值设置模块5的数值。

由于整个施工过程中结构体系不断发生变化，以及温度边界条件等影响，因此精确的扣索力调整值是无法计算得到的。分析处理模块6能够将牵拉量分为若干份等量的调整量，并对油泵模块7输入调整量，千斤顶2对扣索11进行一次调整量的牵拉后，再次测量钢管拱桥1的初应力，直至数据采集子模块41的数值小于预警值设置模块5的数值，由于本申请中每次钢管拱桥1初应力的调节都是小量控制扣索的牵拉，弥补了计算的不足，同时安全性高、稳定性强、控制结果好。

本实施例的钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统的监测和控制过程为：

1、到达设定的测量频次时，数据采集子模块41将测量信号传递至应变计3中，各应变计3对控制截面10的初应力进行测量，数据采集子模块41将所获取应变计3的数值通过数据传输子模块42传输到分析处理模块6中；

2、分析处理模块6将数据采集子模块41与预警值设置模块5的对应数值进行比较，分析处理模块6用于将应变计3测量的数值与预警值设置模块5设定的预警初应力值进行比较，当应变计3测量的数值大于预警值设置模块5设定的预警初应力值时，分析处理模块6根据应变计3测量的数值与预警值设置模块5的数值之差生成牵拉量，同时分析处理模块6将牵拉量分为若干份等量的调整量；

3、分析处理模块6对油泵模块7输入调整量，以使千斤顶2对扣索11进行一次调整量的牵拉；

4、数据采集子模块41对应变计3的测值进行采集，当应变计3的测值大于预警值设置模块5的预警初应力值时，重复步骤S2直至应变计3的测值小于预警值设置模块5的预警初应力值。

5、当传感器子模块81与历史环境量获取子模块82的差值大于设定值时，重复步骤2-4。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于，包括钢管拱桥(1)、扣索(11)、塔架(12)、千斤顶(2)及控制装置，

所述塔架(12)设有两个，且分别位于所述钢管拱桥(1)的两端，所述塔架(12)背向所述钢管拱桥(1)一侧设有锚碇(13)，所述锚碇(13)背向所述塔架(12)的一侧设有撑脚(14)，所述扣索(11)设有多根，且沿所述钢管拱桥(1)的拱轴线均匀分布，所述扣索(11)一端布设在所述钢管拱桥(1)上，另一端依次滑动穿设过对应的所述塔架(12)、所述锚碇(13)及所述撑脚(14)，所述扣索(11)位于所述撑脚(14)与所述锚碇(13)之间套设有锚具(15)，所述锚具(15)与所述锚锭(13)固定链接，并设置有用于夹紧所述扣索(11)的夹具(151)；所述千斤顶(2)设置有多个，其一端固定在所述撑脚(14)上，另一端一一与所述扣索(11)配合夹紧，以能够对夹紧的所述扣索(11)进行牵拉，从而调节所述钢管拱桥(1)的初应力；

所述控制装置包括应变计(3)、数据获取模块(4)、预警值设置模块(5)、分析处理模块(6)及油泵模块(7)，

所述应变计(3)设置在所述钢管拱桥(1)的控制截面(10)上，以用于所述钢管拱桥(1)初应力的测量；

所述数据获取模块(4)包括数据采集子模块(41)及数据传输子模块(42)，所述数据采集子模块(41)用于设定所述应变计(3)测量的频次，且能够获取所述应变计(3)测量的数值；所述数据传输子模块(42)用于将所述数据采集子模块(41)获取所述应变计(3)的测量数值发送到所述分析处理模块(6)；

所述预警值设置模块(5)用于所述钢管拱桥(1)不同控制截面(10)预警初应力值的设定，所述分析处理模块(6)用于将所述应变计(3)测量的数值与所述预警值设置模块(5)设定的预警初应力值进行比较，当所述应变计(3)测量的数值大于所述预警值设置模块(5)设定的预警初应力值时，所述分析处理模块(6)根据所述应变计(3)测量的数值与所述预警值设置模块(5)的数值之差生成牵拉量，并通过所述油泵模块(7)控制所述千斤顶(2)对所述扣索(11)进行牵拉。

2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述撑脚(14)设有用于所述扣索(11)穿设的导孔，所述扣索(11)套设有保护管(16)，所述保护管(111)两端分别与所述撑脚(14)及所述锚具(15)密封连接，以对所述导孔的一侧进行密封；所述千斤顶(2)套设有密封环(17)，所述密封环(17)位于所述千斤顶(2)与所述撑脚(14)的连接处，以对所述导孔背向所述保护管(111)的一侧进行密封。

3.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述塔架(12)设有扣索座，所述扣索座包括引导轮(18)、连接轴(180)、固定板(181)及底板(182)，所述固定板(181)设有两个，且分别与所述底板(182)的两侧固定连接，所述底板(182)通过螺栓(185)固定在所述塔架(12)上；所述连接轴(180)设有若干个，若干所述连接轴(180)两端分别与两所述固定板(181)固定连接，且沿弧型结构排列，每一所述连接轴(180)上均可转动的安装有所述引导轮(18)，所述引导轮(18)的周壁具有凹向圆心的滑槽(184)，以使所述扣索(11)能够通过所述引导轮(18)的滑槽穿设过所述塔架(12)。

4.根据权利要求3所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述滑槽(184)的表面设有橡胶(186)。

5.根据权利要求3所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述扣索座还包括支撑架(183)，所述支撑架(183)一端与所述连接轴(180)固定连接，另一端与所述底板(182)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述控制装置还包括加密测量模块(8)，所述加密测量模块(8)包括传感器子模块(81)、历史环境量获取子模块(82)及环境量对比子模块(83)，所述传感器子模块(81)包括温度传感器及风速传感器，且分别用于所述钢管拱桥(1)所在位置温度及风速的测量，并能够生成每日温度及风速的平均值；所述历史环境量获取子模块(82)用于获取所述钢管拱桥(1)所在位置的历年中每日温度及风速的平均值；所述环境量对比子模块(83)用于将所述传感器子模块(81)与所述历史环境量获取子模块(82)相对应时间的数值进行比较，当所述传感器子模块(81)与所述历史环境量获取子模块(82)的差值大于设定值时，所述环境量对比子模块(83)控制所述数据采集子模块(41)对所述应变计(3)进行数据采集，当所述应变计(3)测量的数值大于所述预警值设置模块(5)设定的预警初应力值时，所述分析处理模块(6)根据所述应变计(3)测量的数值与所述预警值设置模块(5)的数值之差生成牵拉量，并通过所述油泵模块(7)控制所述千斤顶(2)对所述扣索(11)进行牵拉。

7.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：还包括模型展示端(9)，所述模型展示端(9)包括模型建立模块(91)及受力显示模块(92)，所述模型建立模块(91)用于通过Tekla软件对所述钢管拱桥(1)进行建模；所述受力显示模块(92)用于获取所述应变计(3)的数值，所述受力显示模块(92)在所述模型建立模块(91)中对应的位置显示受力情况，并能够对超出预警初应力值的控制截面(10)在所述模型建立模块(91)中对应位置以鲜明的颜色显示。

8.根据权利要求7所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述预警值设置模块(5)能够将符合规定的初应力值至预警初应力值分别多个梯度，所述受力显示模块(92)能够获取所述预警值设置模块(5)中梯度的数值，并根据梯度的高低，在所述受力显示模块(92)对应位置中通过渐变的颜色显示。

9.据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述扣索(11)的数量、所述扣索(11)安装在所述钢管拱桥(1)和所述塔架(12)的位置、所述控制截面(10)在所述钢管拱桥(1)的位置通过有限元分析确定。

10.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥初应力自动化监测与控制系统，其特征在于：所述钢管拱桥(1)初应力的调节步骤为：

S1：所述分析处理模块(6)将牵拉量分为若干份等量的调整量；

S2：所述分析处理模块(6)对所述油泵模块(7)输入调整量，以使所述千斤顶(2)对所述扣索(11)进行一次调整量的牵拉；

S3：所述数据采集子模块(41)对所述应变计(3)的测值进行采集，当所述数据采集子模块(41)的数值大于所述预警值设置模块(5)的数值时，重复步骤S2直至所述数据采集子模块(41)的数值小于所述预警值设置模块(5)的数值。