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申请/专利权人：中交二公局第一工程有限公司

摘要：本发明属于斜拉悬索桥索塔技术领域，尤其是一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，包括偏移检测模块、控制模块、数据传输模块、分析模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述偏移检测模块包括激光发射传感器、激光接收传感器和角度传感器。该斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，通过监测系统可以实时获取索塔的偏移情况，及时发现和诊断索塔的问题，确保斜拉悬索桥的安全性；监测系统可以提供高精度的数据，对索塔的位置进行实时控制和调整，确保索塔的位置符合设计要求，保证斜拉悬索桥的稳定性；设置索塔偏移监测控制系统可以有效降低斜拉悬索桥施工过程中的风险，避免因为索塔位置偏移等问题导致事故发生。

主权项：1.一种斜拉悬索桥施工过程中索塔偏移监测控制系统，其特征在于：包括偏移检测模块1、控制模块2、数据传输模块3、分析模块4、显示模块5、报警模块6和电源模块7，所述偏移检测模块1包括激光发射传感器11、激光接收传感器12和角度传感器13；所述偏移检测模块1实现实时根据激光发射传感器11发射的光束被激光接收传感器12接收时产生的倾斜状态后利用角度传感器13检测角度数据的动作；所述数据传输模块3实现所述偏移检测模块1检测的数据传输到控制模块2的动作；所述控制模块2实现数据传输模块3传输的数据通过所述分析模块4与偏移量D实验计算偏移量进行对比分析后，根据对比分析的结果控制驱动纠偏机构8调整纠偏的动作；所述驱动纠偏机构8包括索塔81，所述索塔81的表面设置有爬模组件82，所述爬模组件82的底部与所述激光接收传感器12的安装表面固定安装，且四个所述激光接收传感器12呈矩形阵列分布，所述爬模组件82通过索塔81表面设置的爬模机构提升驱动；所述爬模组件82包括爬模隔板83，所述爬模隔板83呈L形状，所述爬模隔板83的内部设置有浇筑模板84，所述爬模隔板83的表面固定安装有伸缩气缸85，所述伸缩气缸85的伸缩端与所述浇筑模板84的相对表面铰接；所述索塔81的底部四周分别设置有检测点86，四个所述检测点86均呈矩形阵列分布，以及每个所述检测点86的顶部分别与所述爬模组件82底部的激光接收传感器12的接收端相对应；所述检测点86由承托板87、承托板87顶部固定安装的轴承座88、与两个轴承座88相对表面均通过轴承转动连接的转轴89、激光发射传感器11以及角度传感器13构成，所述承托板87的表面与所述索塔81的表面固定安装，所述激光发射传感器11的发射端与所述激光接收传感器12的接收端相对应；所述激光发射传感器11的安装表面与所述转轴89的圆弧表面固定安装，所述角度传感器13的检测端与所述转轴89的一端固定安装，所述角度传感器13的安装表面与所述轴承座88相对角度传感器13的表面固定安装，另一个所述轴承座88的表面固定安装有驱动电机810，所述驱动电机810的输出轴通过联轴器与所述转轴89的一端固定安装；所述显示模块5实现数据传输模块3传输的数据和分析模块4分析的数据的显示动作；所述报警模块6实现所述分析模块4分析对比后的偏移结果进行报警提醒的动作；所述电源模块7实现对所述激光发射传感器11、激光接收传感器12、角度传感器13、控制模块2、数据传输模块3、分析模块4、显示模块5和报警模块6提供电源的动作；所述分析模块4分析步骤包括以下：a1、先进行实验计算出偏移量D实验计算偏移量，然后通过在索塔81底部四边上设置四个检测点86，每个检测点86分别与激光发射传感器11和角度传感器13安装；在爬模与塔柱连接部位与激光接收传感器12安装，从底部的检测点86向激光接收传感器12发射激光；所述偏移量D实验计算偏移量的实验计算通过以下方法计算得出：b1、建立线弹性模型：首先，使用线弹性理论建立索塔81的初始模型；根据索塔81的几何形状、材料性质和加载条件参数，通过有限元分析计算出线弹性模型下的索塔81的位移和应力分布；b2、确定非线性因素：确定对索塔81偏移具有重要影响的非线性因素；通过材料的非线性本构关系、索塔81在大变形情况下的非线性行为、索塔81与基础之间的接触状态；b3、引入适当的非线性模型：根据确定的非线性因素，选择非线性模型来描述索塔81的行为；采用弹塑性材料模型、本构模型、损伤模型来描述索塔81材料的非线性特性；根据所选模型，确定相应的非线性参数，并将其纳入到计算模型中；b4、迭代计算：利用迭代计算方法，在非线性因素的基础上求解非线性方程组；初始状态下，先通过线弹性模型求解索塔81的位移和应力分布；然后，在位移和应力分布的基础上，根据所选的非线性模型计算出相应的非线性方程组；最后，利用迭代计算方法，求解非线性方程组，得到更新后的位移和应力分布；所述迭代计算，具体步骤如下：c1、设非线性方程组为Fx＝0；c2、给出初始计算值x0；c3、对于第K步迭代，首先计算xK处的非线性方程组函数和雅克比矩阵FK＝FxK， c4、然后根据牛顿-拉夫森公式进行迭代计算：xK+1＝xK-[JK]-1FK，其中，[JK]-1表示雅克比矩阵的逆矩阵；c5、重复步骤c3和c4，直到满足收敛条件：FKε，其中，ε是预先设定的收敛误差阈值；b5、精确计算偏移量：最后，根据计算模型和迭代计算结果，精确计算索塔81的偏移量；通过对位移场进行积分，得到索塔81的位移量；通过对应力场进行积分，得到索塔81在不同截面处的弯矩和剪力的力学量，从而计算出索塔81偏移量；a2、当发射的激光被接收到以后，根据检测点86的角度传感器13检测此时的角度数据a，以及当前爬模移动的高度h，进而通过检测的角度数据a和高度h计算出偏移量d，进行分析对比d与偏移量D实验计算偏移量；所述分析模块4分析步骤a2中的偏移量计算公式：偏移量＝h*tana；其中，偏移量是指索塔81相对于垂直方向的偏移距离；a3、当结果一样则，索塔81塔身未发生偏移，当结果不一样则，索塔81塔身发生偏移，利用控制模块2启动纠偏操作；当这一层的浇筑结束后进行爬模操作，同理继续实时监测对比分析索塔81的偏移状态。

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