CN107894254A - 一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统，包括布置在连续梁各节段箱梁内腹板上的对各节段的高程变化进行测量的静力水准仪、与连续梁各节段的钢筋绑扎同时安装的测量连续梁应力应变值的钢弦式应变计、对完成各节段进行跟踪测量的测量机器人以及对连续梁施工进行智能控制的后台控制中心，所述后台控制中心与静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人之间通过无线传输进行连接，对静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人测量的数据进行处理分析，并向测量机器人发送指令。本发明相对现有技术而言，具有以下特点：自动化程度高、智能化程度高、无线网络传输、可视化界面以及异常数据报警。

Description

一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统及其方法

技术领域

本发明属于桥梁施工领域，具体涉及一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统及其方法。

背景技术

随着高速铁路建设的迅猛发展，连续梁由于跨度较大及行车平稳等优点，已成为预应力混凝土大跨度桥梁的优先选择，然而，大跨度连续梁施工工艺复杂，施工过程中经过多次体系转换，必然引起连续梁结构及其复杂的内力与位移变化，为了保证连续梁结构安全、确保其顺利合拢及成桥线形、内力符合设计要求，其各节段有效的线形监控是尤为关键；在连续梁合拢后、无砟轨道铺设前的一段时间内，梁体受温度、自重、荷载等因素影响，混凝土将会产生一定程度的徐变，从而引起桥梁上拱或下挠，如果不按要求对连续梁体进行徐变监测及其徐变数据有效分析，势必影响桥梁上铺设无砟轨道精度，导致铺设后的轨道发生不平顺，影响行车速度、降低乘车的舒适度，因此连续梁施工完成后的徐变监测也是极其重要的。

对于连续梁施工过程中的线形监控，传统的测量方法是采用全站仪三角高程测量法或水准仪几何水准测量法，人工测量操作繁琐，现场计算工作量大、数据反馈周期长，且受施工干扰影响较大，从而导致工作效率低下，测量精度偏低。对于连续梁合拢后的徐变监测，因监测周期长、监测频率大，而常规的测量方法受阳光、温度等环境影响较大，且施工单位为了节约成本，会及时地将已合拢的连续梁桥墩的爬梯或脚手架等设施拆除，导致监测人员上桥测量时需要通过简易塔吊等提升设备上桥，因此给监测人员工作带来极大不便，同时也存在较大的安全风险。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统，包括布置在连续梁各节段箱梁内腹板上的对各节段的高程变化进行测量的静力水准仪、与连续梁各节段的钢筋绑扎同时安装的测量连续梁应力应变值的钢弦式应变计、对完成各节段进行跟踪测量的测量机器人以及对连续梁施工进行智能控制的后台控制中心，所述后台控制中心与静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人之间通过无线传输进行连接，对静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人测量的数据进行处理分析，并向测量机器人发送指令。

进一步地，所述测量机器人包括通讯模块、组合棱镜、脚架以及全站仪，所述组合棱镜采用后方交会法通过脚架布置在连续梁完成节段顶板上，所述通讯模块接收后台控制中心发送的指令并将测量的数据传输到后台控制中心，所述全站仪根据通讯模块接收的指令通过组合棱镜对顶板上埋设的监测标志进行跟踪测量。

进一步地，所述测量机器人上设有用于对全站仪测量数据进行储存管理的电子手簿。

进一步地，所述静力水准仪包括贮液容器、传感器、通液管以及通讯模块，所述静力水准仪根据测点分布在各节段箱梁的内腹板的两侧上，所述贮液容器之间通过通液管串联并通过传感器进行数据测量，所述通讯模块将传感器测量数据传输至后台控制中心。

进一步地，所述后台控制中心包括服务器、分析系统以及客户端，所述分析系统接收静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人发送的测量数据并进行分析处理，所述客户端对分析处理的测量数据进行可视化查看并对异常数据发出动态预警处理。

进一步地，所述客户端通过无线传输实现外部设备实时查看测量数据与动态预警。

进一步地，提供一种使用上面所述的线形控制智能管理系统的线形控制智能管理方法，包括以下步骤，

S1：将连续梁施工过程按节段进行划分，设定为0#块、1#块、2#块，并按施工情况依次类推设定；S2：在对0#块节段施工完成后，测量机器人采用后方交会法完成对0#块的定位，测量0#块节段的高程基础数据并实时传输至后台控制中心，通过埋设在0#块节段箱梁的内腹板的两侧的静力水准仪测量0#块节段的高程变化数据并实时传输至后台控制中心；S3：通过埋设在钢筋绑扎处的钢弦式应变计测量0#块节段的应力应变数据，并实时传输至后台控制中心；S4：后台控制中心根据设计线形和挂篮配重以及接收的高程变化数据与应力应变数据计算1#块段施工需要的立模标高数据和中线位置数据，并根据立模标高数据和中线位置向测量机器人发出的施工放样指令；S5：测量机器人接收后台控制中心发出的指令后，对1#块节段重复步骤S2到S4，并以此循环测量，直至完成各节段的施工。

进一步地，步骤S2中，后台控制中心通过测量机器人的高程基础数据对静力水准仪的高程变化数据的准确性进行评估。

进一步地，步骤S5中，施工结束后，后台控制中心可通过静力水准仪与钢弦式应变计对施工各节段实时采集的数据进行分析并形成用于向无砟轨道施工提供基础数据的梁体徐变数据

本发明相对于现有技术而言，具有以下特点： 1、自动化程度高：现场数据采集、测量、计算及精度分析等全部实现自动化，减少现场技术人员的劳动强度，提高测量工作效率，减少人工测量操作仪器产生的人为误差，提高测量精度，确保测量工作质量；2、智能化程度高：测量机器人建站、参数设置以及测量机器人的跟踪测量，静力水准仪和钢弦式应变计传感器数据采集频率设定、数据传送时间、手机客户端信息显示、异常数据报警等均是通过控制中心指令来完成的，无需人工操作；3、数据无线网络传输：施工现场监测数据与后台控制中心实现数据双向无线网络传输，缩短数据反馈时间，提高现场工作效率；4、可视化界面：连续梁施工现场监测、数据计算分析结果、精度评定、施工进度均可在后台信息化工作室中的大屏幕中实时查看、浏览和监控，实现连续梁施工过程测量监控可视化；5、异常数据报警：后台控制中心接收到传感器异常数据或数据突变时，控制中心会发出预警，且及时将预警信息传送到现场技术人员的手机端，便于现场技术人员及时检查传感器，分析找出引起异常数据的原因。

附图说明

图1是连续梁线形控制智能管理系统的组成结构图；

图2是连续梁线形控制智能管理方法的工作流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施例与附图说明对本发明提供的线形控制智能管理系统进行进一步的说明。

本发明提供的线形控制智能管理系统包括布置在连续梁各节段箱梁内腹板上的对各节段的高程变化进行测量的静力水准仪、与连续梁各节段的钢筋绑扎同时安装的测量连续梁应力应变值的钢弦式应变计、对完成各节段进行跟踪测量的测量机器人以及对连续梁施工进行智能控制的后台控制中心，所述后台控制中心与静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人之间通过无线传输进行连接，对静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人测量的数据进行处理分析，并向测量机器人发送指令；其中所述测量机器人包括通讯模块、组合棱镜、脚架以及全站仪，所述组合棱镜采用后方交会法通过脚架布置在连续梁完成节段顶板上，所述通讯模块接收后台控制中心发送的指令并将测量的数据传输到后台控制中心，所述全站仪根据通讯模块接收的指令通过组合棱镜对顶板上埋设的监测标志进行跟踪测量，所述测量机器人上设有用于对全站仪测量数据进行储存管理的电子手簿；所述静力水准仪包括贮液容器、传感器、通液管以及通讯模块，所述静力水准仪根据测点分布在各节段箱梁的内腹板的两侧上，所述贮液容器之间通过通液管串联并通过传感器进行数据测量，所述通讯模块将传感器测量数据传输至后台控制中心；所述后台控制中心包括服务器、分析系统以及客户端，所述分析系统接收静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人发送的测量数据并进行分析处理，所述客户端对分析处理的测量数据进行可视化查看并对异常数据发出动态预警处理，所述客户端通过无线传输实现外部设备即手机端实时连接，随时查看测量数据，发现异常实时发出动态预警，便于现场技术人员及时检查传感器，分析找出引起异常数据的原因。

通过具体实施方案对本发明提供的线形控制智能管理系统及其方法进行详细说明：首先将连续梁的施工过程按节段划分，根据施工实际情况分为0#块、1#块、2#块、3#块等节段，所述测量机器人采用多方向后方交会法进行自由设站，后方交会3个目标棱镜，目标棱镜通过脚架架设在全站仪周边的已知控制点上，设站完成后的测量机器人，接受控制中心施工放样指令，实时跟踪测量0#块顶板上的3个监测标志，所述3个监测标志为连续梁顶板悬壁端左、中、右各埋设1个定位监测控制标的三维坐标，并实时对此进行调整，直至满足设计要求，完成0#块节段的位置定位；其次在0#块节段施工过程中钢筋绑扎时，同时安装钢弦式应变计，在0#块节段施工完成后，在0#块箱梁内腹板两侧一定高度位置上分别安装1台静力水准仪，两侧静力水准仪之间通过通液管串联方式连接，安装完成后，数据采集前对静力水准仪和钢弦式应变计的数据采集频率、周期进行设定。

施工过程中，后台分析系统通过无线传输接收0#块节段静力水准仪和钢弦式应变计传感器传输过来的测量数据，结合设计线形、挂篮配重等参数，即可分析出1#块节段施工的立模标高数据和中线位置数据，并将计算的1#块节段施工数据通过数据传输装置实时传送到施工现场的测量机器人中，测量机器人接收后台控制中心发出的施工放样指令，同样按多方向后方交会法对1#块上3个监测标志进行跟踪测量，从而完成1#块节段的准确定位，直到满足设计要求，根据连续梁各节段的挠度变化值是指与0#块的相对位置产生的变化值，采用上述方法和0#块节段的测量数据，逐渐线性完成在施工过程对连续梁2#块、3#块……、n#块节段的准确定位。

各节段施工完成后，测量机器人接收后台控制中心发出的指令，对已施工完成的某个节段的监测标志进行精密测量，且通过测量机器人端口无线通讯模块实时将测量数据上传至分析系统，测量机器人的无线数据通讯是通过全站仪的GEOCOM口调用实现的，使得后台控制中心的客户端可以实时获取到全站仪的气温、气压、湿度、棱镜类型、测量的距离、角度、坐标的实际数值，并发送指令操控全站仪；当分析系统对监测数据进行计算分析比较，评估出该节段上静力水准仪采集的数据准确性，从而确保后台分析系统中所接收的测量数据的真实性和准确性；根据相关测量规范技术要求，对连续梁各节段上安装的静力水准仪和钢弦式应变计传感器中的数据采集频率、周期进行设定，各节段静力水准仪与钢弦式应变计传感器采集的数据按监测频率要求实时上传到控制中心，控制中心的分析系统对收集的监测数据进行计算、分析，形成徐变监测日报、周报和月报报表及连续梁体徐变变化规律曲线图，控制中心将连续梁徐变的日报、周报、月报及徐变曲线变化图按要求通过无线传输装置发送到客户端，后台用户即可实时掌握连续梁的徐变情况；更进一步，控制中心对连续梁的周报、月报进行数据分析以及结合连续梁徐变曲线图，系统将自动分析连续梁徐变达到稳定状况下的条件和时间，当连续梁体徐变达到稳定状态下，分析系统即可提供任意断面里程上的梁体徐变数据，作为连续梁后期无砟轨道施工提供基础数据，从而确保无砟轨道施工高效、优质、安全。

在全站仪的旁边安装远程摄像头，通过远程摄像头，客户端可以查看全站仪外部运行情况，并实时显示；在客户端中包含导入的三维桥梁模型和静力水准仪与钢弦式应变计位置的标识，点开每个标识，可以查看到静力水准仪和钢弦式应变计的实时数据和监测变形曲线以及形变情况预测的曲线，当出现异常情况时，在控制中心可以直观动态地提醒各个静力水准仪与钢弦式应变计的变形异常，以及对应超出警戒值的情况，并且客户端将出现红色的报警；客户端与外部设备比如手机端实现无线连接，客户端上显示的所有数据与信息可实时与分析系统设置好的外部设备相对接，使得出现异常时外部设备实现警报数据查看，以及能够对静力水准仪与钢弦式应变计的测量数据实时查看，以便于现场技术人员及时检查传感器，分析找出引起异常数据的原因。

以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于连续梁施工的线形控制智能管理系统，其特征在于，包括布置在连续梁各节段箱梁内腹板上的对各节段的高程变化进行测量的静力水准仪、与连续梁各节段的钢筋绑扎同时安装的测量连续梁应力应变值的钢弦式应变计、对完成各节段进行跟踪测量的测量机器人以及对连续梁施工进行智能控制的后台控制中心，所述后台控制中心与静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人之间通过无线传输进行连接，对静力水准仪、钢弦式应变计以及测量机器人测量的数据进行处理分析，并向测量机器人发送指令。

2.根据权利要求1所述的线形控制智能管理系统，其特征在于，所述测量机器人包括通讯模块、组合棱镜、脚架以及全站仪，所述组合棱镜采用后方交会法通过脚架布置在连续梁完成节段顶板上，所述通讯模块接收后台控制中心发送的指令并将测量的数据传输到后台控制中心，所述全站仪根据通讯模块接收的指令通过组合棱镜对顶板上埋设的监测标志进行跟踪测量。

3.根据权利要求2所述的线形控制智能管理系统，其特征在于，所述测量机器人上设有用于对全站仪测量数据进行储存管理的电子手簿。

4.根据权利要求1所述的线形控制智能管理系统，其特征在于，所述静力水准仪包括贮液容器、传感器、通液管以及通讯模块，所述贮液容器根据测点分布在各节段箱梁的内腹板的两侧并通液管进行串联，所述传感器对贮液容器内液体变化进行数据测量，所述通讯模块将传感器测量数据实时传输至后台控制中心。

5.根据权利要求1所述的线形控制智能管理系统，其特征在于，所述后台控制中心包括服务器、接收静力水准仪和钢弦式应变计以及测量机器人发送的测量数据并进行分析处理的分析系统、以及对分析系统分析处理的测量数据进行可视化查看并对异常数据发出动态预警处理的客户端。

6.根据权利要求5所述的线形控制智能管理系统，其特征在于，所述客户端通过无线传输实现外部设备实时查看测量数据与动态预警。

7.一种使用权利要求1-6中任一项所述的线形控制智能管理系统的线形控制智能管理方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：将连续梁施工过程按节段进行划分，设定为0#块、1#块、2#块，并按施工情况依次类推设定；

S2：在对0#块节段施工完成后，测量机器人采用后方交会法完成对0#块的定位，测量0#块节段的高程基础数据并实时传输至后台控制中心，通过埋设在0#块节段箱梁的内腹板的两侧的静力水准仪测量0#块节段的高程变化数据并实时传输至后台控制中心；

S3：通过埋设在钢筋绑扎处的钢弦式应变计测量0#块节段的应力应变数据，并实时传输至后台控制中心；

S4：后台控制中心根据设计线形和挂篮配重以及接收的高程变化数据与应力应变数据计算1#块段施工需要的立模标高数据和中线位置数据，并根据立模标高数据和中线位置向测量机器人发出的施工放样指令；

S5：测量机器人接收后台控制中心发出的指令后，对1#块节段重复步骤S2到S4，并以此循环测量，直至完成各节段的施工。

8.根据权利要求7所述的线形控制智能管理方法，其特征在于，步骤S2中，后台控制中心通过测量机器人的高程基础数据对静力水准仪的高程变化数据的准确性进行评估。

9.根据权利要求7所述的线形控制智能管理方法，其特征在于，步骤S5中，施工结束后，后台控制中心可通过静力水准仪与钢弦式应变计对施工各节段实时采集的数据进行分析并形成用于向无砟轨道施工提供基础数据的梁体徐变数据。