CN104897133A - 一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法 - Google Patents
一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104897133A CN104897133A CN201510161358.7A CN201510161358A CN104897133A CN 104897133 A CN104897133 A CN 104897133A CN 201510161358 A CN201510161358 A CN 201510161358A CN 104897133 A CN104897133 A CN 104897133A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sedimentation
- pressure
- formula
- measuring point
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
- G01C5/04—Hydrostatic levelling, i.e. by flexibly interconnected liquid containers at separated points
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明属于一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法,其特征在于,在待测长距离线状基础设施上沿线状走向根据需要布设若干测点,每个测点处安设一沉降测试传感器,各个沉降测试传感器通过连通管连接在一起,沉降传感器包括压力膜和光纤光栅传感器,连通管内的连通液处于密封状态,根据连通管原理,静止的连通管各个测点位置液体压强是一致的,测试系统通过压力膜将不同位置处的水压力转换成变形,再通过光纤光栅传感器测出相应的位移变化,最终实现各测点沉降测试。上述方法通过压强传递的原理实现了各测点沉降测试,可以克服静力水准仪中通过自由水体流动实现压力平衡带来的量程有限和水面难以平衡的难题。
Description
[技术领域]
本发明属于土木工程结构中线状基础设施的沉降在线监测技术领域,具体的说是一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法。
[背景技术]
所谓线状基础设施,泛指长宽比非常大的承载城乡基础功能运行的建(构)筑物,其中以交通类基础设施居多,如轨道交通、隧道、大型桥梁、铁路等,从结构监测技术角度来讲,也可延展至输水气油管线、长大型公共建筑等。由于其独特的结构形态,使得其结构刚度和整体稳定性对其沉降指标极其敏感,沉降趋势的发展规律包括相邻点差异的突变意味着线状基础设施刚度的变化情况,通常伴随着结构病害的产生和发展。现有的技术多采用静力水准仪或光学水准仪进行长距离沉降测量。
静力水准仪可以做到在线监测,但是其测试长度有限(通常超过200m,系统很难实现平衡),沉降测量量程很小(通常为10cm左右,而隧道的沉降往往超过这个限值),而且静力水准仪成本很高(约1万元/测点)。光学水准仪可以实现长距离的高精度测试,但只能通过人工转站实现长距离沉降测量,无法实现在线监测,且工作量较大,人工成本很高。
[发明内容]
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷,提出了一种基于光纤光栅传感技术的长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法。
为实现上述目的,设计一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法,包括沉 降测试系统远程客户端、数据采集装置和数据传输装置,通过沉降测试系统的数据采集和数据传输,从而在远程客户端实现沉降数据的实时采集和在线展示,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在待测长距离线状基础设施上沿线状走向根据需要布设若干测点,每个测点处安设一沉降测试传感器,各个沉降测试传感器通过连通管连接在一起,每一组沉降测试传感器包括压力膜和光纤光栅传感器,由于连通管内的连通液处于密封状态,根据连通管原理,静止的连通管各个测点位置液体压强是一致的,各测点初始状态时,测试系统内各点位置高层和传感器压力以(a)式表示:
H01+ΔP1=H02+ΔP2=H03+ΔP3 (a)
式中H01,H02,H03,△P1,△P2,△P3指初始的各测点相对高程和压力膜压力。
(2)当各测点位置发生相应沉降时,测试系统内各点位置高层和传感器压力会发生相应的变化,以(b)式表示:
H01′+ΔP1′=H02′+ΔP2′=H03′+ΔP3′ (b)
式中H01’,H02’,H03’,△P1’,△P2’,△P3’指变化后的各测点相对高程和压力膜压力。
(3)将(b)式减去(a)式,可以得到(c)式:
(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)=(H02′-H02)+(ΔP2′-ΔP2)=(H03′-H03)+(ΔP3′-ΔP3) (c)
(4)通过(c)式可以进一步得到:
(H02′-H02)=(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP2′-ΔP2)
(d)
(H03′-H03)=(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP3′-ΔP3)
(4)通过(d)式发现,测点3或其他任意测点的沉降变化均可通过测点1的沉降变化和各压力膜的压强转化成水头高度变化计算得到。
如果把测点1作为基准点,其位置保持不变,那么(d)式可以进一步简化成:
(H02′-H02)=(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP2′-ΔP2)
(e)。
(H03′-H03)=(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP3′-ΔP3)
相邻两组测点传感器之间间隔可以根据需要调整,只要不超过测量段内最大水头差(10m),可以不限距离。
测试系统通过压力膜将不同位置处的水压力转换成变形,再通过光纤光栅传感器测出相应的位移变化,最终实现各测点沉降测试。
上述方法通过压强传递的原理实现了各测点沉降测试,可以克服静力水准仪中通过自由水体流动实现压力平衡带来的量程有限和水面难以平衡的难题。
[附图说明]
图1为各测点位置处于初始位置时,各点位置高层和传感器压力示意图;
图2为各测点位置发生相应的沉降时,各点位置高层和传感器压力会发生相应的变化示意图;
[具体实施方式]
现结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步阐述,相信对本领域技术人员来说是清楚的。
如图1所示,为各测点位置处于初始位置时,各点位置高层和传感器压力示意图;其中圆圈表示压力传感器。
在待测长距离线状基础设施上沿线状走向设有若干测点,每个测点处安设一沉降测试传感器作为数据采集装置,各个沉降测试传感器通过连通管连接在一起,每一组沉降测试传感器包括压力膜和光纤光栅传感器,数据采集装置通过数据传输装置将测试点数据传输至远程客户端,实现沉降数据的实时采集和在线展示,由于连通管内的连通液处于密封状态,根据连通管原理,静止的连通管各个测点位置液体压强是一致的,各测点初始状态时,测试系统内各点位置高层和传感器压力以(a)式表示:
H01+ΔP1=H02+ΔP2=H03+ΔP3 (a)
式中H01,H02,H03,△P1,△P2,△P3指初始的各测点相对高程和压力膜压力;
如图2所示,当各测点位置发生相应的沉降,各点位置高层和传感器压力会发生相应的变化,如式(b)所示:
H01′+ΔP1′=H02′+ΔP2′=H03′+ΔP3′ (b)
式中H01’,H02’,H03’,△P1’,△P2’,△P3’指变化后的各测点相对高程和压力膜压力;
将(b)式减去(a)式,可以得到:
(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)=(H02′-H02)+(ΔP2′-ΔP2)=(H03′-H03)+(ΔP3′-ΔP3) (c)
通过(c)式可以进一步得到:
(H02′-H02)=(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP2′-ΔP2)
(d)
(H03′-H03)=(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP3′-ΔP3)
通过(d)式可以发现,测点2或测点3的沉降变化可以通过测点1的沉降变化和各压力膜的压强(转化成水头高度)变化计算得到。
如果把测点1作为基准点,其位置保持不变,那么(d)式可以进一步简化成:
(H02′-H02)=(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP2′-ΔP2)
(e)
(H03′-H03)=(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP3′-ΔP3)
测试系统通过压力膜将不同位置处的水压力转换成变形,再通过光纤光栅传感器测出相应的位移变化,最终实现各测点沉降测试。
Claims (4)
1.一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法,包括沉降测试系统远程客户端、
数据采集装置和数据传输装置,通过沉降测试系统的数据采集和数据传输,从而在远程
客户端实现沉降数据的实时采集和在线展示,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在待测长距离线状基础设施上沿线状走向设有若干测点,每个测点处安设一沉降测试传感器作为数据采集装置,各个沉降测试传感器通过连通管连接在一起,每一组沉降测试传感器包括压力膜和光纤光栅传感器,由于连通管内的连通液处于密封状态,根据连通管原理,静止的连通管各个测点位置液体压强是一致的,各测点初始状态时,测试系统内各点位置高层和传感器压力以(a)式表示:
H01+ΔP1=H02+ΔP2=H03+ΔP3 (a)
式中H01,H02,H03,△P1,△P2,△P3指初始的各测点相对高程和压力膜压力;
(2)当各测点位置发生相应沉降时,测试系统内各点位置高层和传感器压力会发生相应的变化,以(b)式表示:
H01′+ΔP1′=H02′+ΔP2′=H03′+ΔP3′ (b)
式中H01’,H02’,H03’,△P1’,△P2’,△P3’指变化后的各测点相对高程和压力膜压力;
(3)将(b)式减去(a)式,可以得到(c)式:
(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)=(H02′-H02)+(ΔP2′-ΔP2)=(H03′-H03)+(ΔP3′-ΔP3) (c)
(4)通过(c)式可以进一步得到:
(H02′-H02)=(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP2′-ΔP2)
(H03′-H03)=(H01′-H01)+(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP3′-ΔP3) (d)
(5)通过(d)式发现,测点3或其他的任意测点的沉降变化均可通过测点1的沉降变化和各压力膜的压强转化成水头高度变化计算得到。
2.如权利要求1所述的一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法,其特征在于,如果把测点1作为基准点,其位置保持不变,那么(d)式可以进一步简化成:
(H02′-H02)=(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP2′-ΔP2)
(H03′-H03)=(ΔP1′-ΔP1)-(ΔP3′-ΔP3) (e)。
3.如权利要求1所述的一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法,其特征在于,相邻两组沉降测试传感器之间间隔根据需要调整,不超过测量段内最大水头差10m。
4.如权利要求1所述的一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法,其特征在于,测试系统通过压力膜将不同位置处的水压力转换成变形,再通过光纤光栅传感器测出相应的位移变化,最终实现各测点沉降测试。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510161358.7A CN104897133B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510161358.7A CN104897133B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104897133A true CN104897133A (zh) | 2015-09-09 |
CN104897133B CN104897133B (zh) | 2017-12-05 |
Family
ID=54029946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510161358.7A Active CN104897133B (zh) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | 一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104897133B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105388072A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-03-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加油站用行车道下直埋油罐承压实验装置及其使用方法 |
CN105445177A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 中国地质大学(武汉) | 岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测方法 |
CN106017409A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中南大学 | 一种地基沉降观测方法 |
CN107238368A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-10 | 中铁十四局集团有限公司 | 满堂支撑监测机构和用于满堂支撑结构的沉降监测方法 |
CN108663015A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-16 | 东营市大地勘测地理信息研究院有限公司 | 一种用于监测预制桥梁区块间沉降的预埋装置 |
CN109376441A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-22 | 中国国土资源航空物探遥感中心 | 一种地面沉降光栅立体图制作方法 |
CN110672063A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-10 | 中国建筑股份有限公司 | 一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102235887A (zh) * | 2010-05-07 | 2011-11-09 | 上海启鹏工程材料科技有限公司 | 一种测量地面沉降的装置 |
CN202947731U (zh) * | 2011-12-23 | 2013-05-22 | 同方威视技术股份有限公司 | 沉降信息采集系统 |
CN104374433A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-02-25 | 东南大学 | 基于分布式长标距光纤光栅的隧道结构监测系统及其监测方法 |
-
2015
- 2015-04-07 CN CN201510161358.7A patent/CN104897133B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102235887A (zh) * | 2010-05-07 | 2011-11-09 | 上海启鹏工程材料科技有限公司 | 一种测量地面沉降的装置 |
CN202947731U (zh) * | 2011-12-23 | 2013-05-22 | 同方威视技术股份有限公司 | 沉降信息采集系统 |
CN104374433A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-02-25 | 东南大学 | 基于分布式长标距光纤光栅的隧道结构监测系统及其监测方法 |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105388072A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-03-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加油站用行车道下直埋油罐承压实验装置及其使用方法 |
CN105445177A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-30 | 中国地质大学(武汉) | 岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测方法 |
CN105445177B (zh) * | 2015-12-29 | 2017-12-29 | 中国地质大学(武汉) | 岸坡侵蚀量和侵蚀速率的监测方法 |
CN106017409A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-10-12 | 中南大学 | 一种地基沉降观测方法 |
CN106017409B (zh) * | 2016-05-20 | 2018-05-04 | 中南大学 | 一种地基沉降观测方法 |
CN107238368A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-10 | 中铁十四局集团有限公司 | 满堂支撑监测机构和用于满堂支撑结构的沉降监测方法 |
CN107238368B (zh) * | 2017-06-30 | 2023-03-14 | 中铁十四局集团有限公司 | 满堂支撑监测机构和用于满堂支撑结构的沉降监测方法 |
CN108663015A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-16 | 东营市大地勘测地理信息研究院有限公司 | 一种用于监测预制桥梁区块间沉降的预埋装置 |
CN108663015B (zh) * | 2018-05-11 | 2021-04-13 | 东营市大地勘测地理信息研究院有限公司 | 一种用于监测预制桥梁区块间沉降的预埋装置 |
CN109376441A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-22 | 中国国土资源航空物探遥感中心 | 一种地面沉降光栅立体图制作方法 |
CN109376441B (zh) * | 2018-11-02 | 2019-07-26 | 中国国土资源航空物探遥感中心 | 一种地面沉降光栅立体图制作方法 |
CN110672063A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-10 | 中国建筑股份有限公司 | 一种深底板沉降监测装置及其安装方法、监测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104897133B (zh) | 2017-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104897133A (zh) | 一种用于长距离线状基础设施沉降测试的在线监测方法 | |
CN203744915U (zh) | 大坝坝体监测系统 | |
CN102914282B (zh) | 一种采用位移传感器测量隧道变形的监控量测方法 | |
CN106123776B (zh) | 一种顶管智能顶进测量系统以及测量方法 | |
CN105019484A (zh) | 一种应用于综合管廊的沉降监测方法 | |
CN109631839A (zh) | 一种采用全站仪进行水中桥墩沉降观测的方法 | |
CN101629799B (zh) | 无通视高陡边坡变形监测方法及其装置 | |
CN106091971A (zh) | 基于光纤光栅的大跨度桥梁线形在线监测系统与监测方法 | |
CN102829728A (zh) | 边坡、滑坡综合监测系统 | |
CN105320596A (zh) | 一种基于倾角仪的桥梁挠度测试方法及其系统 | |
CN101762347B (zh) | 一种用半波法测量多跨钢拉索索力的方法 | |
CN104807414A (zh) | 基于分布式光纤传感技术的地铁隧道沉降变形监测方法 | |
CN109900244A (zh) | 一种静力水准仪大量程多级串联系统 | |
CN111912333A (zh) | 一种基于北斗gnss及三轴倾斜传感器的线性形变监测方法 | |
CN105043346A (zh) | 基于光纤光栅的高速铁路沉降监测传感器 | |
CN209512835U (zh) | 一种静力水准仪大量程多级串联系统 | |
CN113899344B (zh) | 一种考虑温度效应的长大隧道高精度沉降监测系统及方法 | |
CN206223091U (zh) | 一种顶管智能顶进测量系统 | |
KR101367167B1 (ko) | 동특성 분석기능을 포함한 통합형 gnss 기반 교량 모니터링 방법 | |
CN104807434A (zh) | 一种高速铁路路基沉降变形监测方法 | |
CN208223468U (zh) | 110kv变电站沉降监测系统 | |
CN201392265Y (zh) | 一种桥梁挠度智能监测装置 | |
CN105466389A (zh) | 一种变电站基础监测系统 | |
CN210070869U (zh) | 一种基于桥梁跨中应变测量跨中挠度的系统 | |
CN105674946A (zh) | 一种大跨度桥梁挠度监测系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |