CN108562266A - 用于悬灌施工的沉降监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于悬灌施工的沉降监测方法，包括：加工多个光纤光栅监测件，各光纤光栅监测件均具有与解调仪连接的光纤光栅倾角计；多个桥墩施工完成后，在各桥墩的顶面施工0号桥梁块，以0号桥梁块为起点，向0号桥梁块的两侧施工连接桥梁块，位于桥墩同一侧的多个连接桥梁块构成桥梁；施工连接桥梁块的同时，以0号桥梁块为起点，沿连接桥梁块的施工方向顺次安装光纤光栅监测件以监测桥梁的沉降值，直至相邻两个桥墩上的连接桥梁块对接；施工关于桥墩对称的连接桥梁块时，根据桥墩一侧的桥梁的沉降值和另一侧桥梁的沉降值的情况及时分析原因、调整后再施工。本发明解决了现有技术中的悬灌施工时的无法实时监测的问题。

Description

用于悬灌施工的沉降监测方法

技术领域

本发明涉及工程建筑技术领域，具体而言，涉及一种用于悬灌施工的沉降监测方法。

背景技术

悬灌施工现已广泛应用于桥梁建筑中。然而在施工过程中却存在许多安全隐患，由于悬灌施工过程中桥梁不均匀沉降导致的工程问题层出不穷。现有的智能化监测方法主要是对桥梁运营期间的沉降进行监测，在悬灌施工过程中目前主要还是采取传统的监测方法。现有的悬灌施工主要是研究其施工工艺，采用传统的水准仪、全站仪进行监测，存在监测不连续、人为误差较大等不利因素。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于悬灌施工的沉降监测方法，以解决现有技术中的悬灌施工时的无法实时监测的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于悬灌施工的沉降监测方法，包括：加工多个光纤光栅监测件，各光纤光栅监测件均具有光纤光栅倾角计，且光纤光栅倾角计均与解调仪连接；多个桥墩施工完成后，在各桥墩的顶面施工0号桥梁块，以0号桥梁块为起点，向0号桥梁块的两侧施工连接桥梁块，位于桥墩同一侧的多个连接桥梁块构成桥梁；施工连接桥梁块的同时，以0号桥梁块为起点，沿连接桥梁块的施工方向顺次安装光纤光栅监测件，且每个连接桥梁块上均设置有至少一个光纤光栅监测件，直至相邻两个桥墩上的连接桥梁块对接；当桥梁发生沉降时，桥梁的沉降值与光纤光栅倾角计的倾斜角度关系如下：S₀＝0，S_i＝S_i-1+L_i·sinθ_i，(i＝1、2、3...)，其中，S₀为0号桥梁块的沉降值；S_i为从0号桥梁块开始第i个连接桥梁块的沉降值；L_i为从0号桥梁块开始第i个连接桥梁块上的光纤光栅监测件的长度，其长度根据相应的连接桥梁块的长度而定；θ_i为从0号桥梁块开始第i个连接桥梁块上的光纤光栅倾角计的倾斜角度；施工关于桥墩对称的连接桥梁块时，根据桥墩一侧的桥梁的沉降值和另一侧桥梁的沉降值的情况及时分析原因、调整后再施工。

进一步地，从0号桥梁块开始，第一个光纤光栅监测件的第一端与0号桥梁块连接，第一个光纤光栅监测件的第二端连接至靠近0号桥梁块的连接桥梁块的边缘处。

进一步地，从0号桥梁块开始，第i+1个光纤光栅监测件的第一端与第i个连接桥梁块的第二端连接，第i+1个光纤光栅监测件的第二端设置在第i+1连接桥梁块的远离第i连接桥梁块的边缘处。

进一步地，光纤光栅监测件包括安装管，光纤光栅倾角计设置在安装管中且部分伸出安装管。

进一步地，安装管具有卡槽，光纤光栅倾角计部分设置在卡槽内。

进一步地，安装管的长度与连接桥梁块的长度相同。

进一步地，各光纤光栅监测件通过紧固组件连接在一起，且光纤光栅监测件通过紧固组件固定在连接桥梁块和/或0号桥梁块上。

进一步地，紧固组件包括：套筒，套筒套设在各安装管外部，以将各光纤光栅监测件的安装管连接；支架，套筒支撑设置在支架上；紧固件，支架的两端均设置有紧固件，以使支架通过紧固件与桥梁连接。

进一步地，在相邻两个桥梁并未施工完成前，各桥梁上的光纤光栅监测件分别连接至不同的解调仪上；当相邻两个桥梁施工完成并合拢后，相邻两个桥梁上的各光纤光栅监测件均连接至同一个解调仪上。

进一步地，相邻两个桥梁的施工的合拢处设置有合拢段。

应用本发明的技术方案，在通过在桥梁上设置光纤光栅倾角计，使得当桥梁的连接桥梁块发生沉降时，光纤光栅倾角计能够跟随连接桥梁块发生同步沉降，进而光纤光栅倾角计的倾斜角度就会发生变化，通过相应的数学公式就能够计算出连接桥梁块的沉降值，根据计算出的沉降值能够及时调整其他连接桥梁块的施工，同时该方法不仅能够使用在桥梁的施工期间，而且在桥梁合拢后依然能够实时监测桥梁的沉降情况，保证桥梁整体的稳固性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的悬灌施工的桥梁的示意图；

图2示出了本发明的光纤光栅倾角计的监测原理示意图；

图3示出了本发明的光纤光栅监测件与桥梁连接的结构示意图；以及

图4示出了图3中的紧固组件的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、光纤光栅监测件；11、光纤光栅倾角计；12、安装管；20、桥墩；30、桥梁；31、0号桥梁块；32、连接桥梁块；33、合拢段；40、紧固组件；41、套筒；42、支架；43、紧固件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

如图1和图2所示，本实施例的用于悬灌施工的沉降监测方法包括：加工多个光纤光栅监测件10，各光纤光栅监测件10均具有光纤光栅倾角计11，且光纤光栅倾角计11均与解调仪连接；多个桥墩20施工完成后，在各桥墩20的顶面施工0号桥梁块31，以0号桥梁块31为起点，向0号桥梁块31的两侧施工连接桥梁块32，位于桥墩20同一侧的多个连接桥梁块32构成桥梁30；施工连接桥梁块32的同时，以0号桥梁块31为起点，沿连接桥梁块32的施工方向顺次安装光纤光栅监测件10，且每个连接桥梁块32上均设置有至少一个光纤光栅监测件10，直至相邻两个桥墩20上的连接桥梁块32对接；当桥梁30发生沉降时，桥梁30的沉降值与光纤光栅倾角计11的倾斜角度关系如下：

S₀＝0，

S_i＝S_i-1+L_i·sinθ_i，(i＝1、2、3...)，其中，S₀为0号桥梁块31的沉降值，单位为米；S_i为从0号桥梁块31开始第i个连接桥梁块32的沉降值，单位为米；Li为从0号桥梁块31开始第i个连接桥梁块32上的光纤光栅监测件10的长度，单位为米，其长度根据相应的连接桥梁块32的长度而定；θ_i为从0号桥梁块31开始第i个连接桥梁块32上的光纤光栅倾角计11的倾斜角度；并且施工关于桥墩20对称的连接桥梁块32时，根据桥墩20一侧的桥梁30的沉降值和另一侧桥梁30的沉降值的情况及时分析原因、调整后再施工。

具体地，在通过在桥梁30上设置光纤光栅倾角计11，使得当桥梁30的连接桥梁块32发生沉降时，光纤光栅倾角计11能够跟随连接桥梁块32发生同步沉降，进而光纤光栅倾角计11的倾斜角度就会发生变化，通过相应的数学公式就能够计算出连接桥梁块32的沉降值，根据计算出的沉降值能够及时调整其他连接桥梁块32的施工，同时该方法不仅能够使用在桥梁30的施工期间，而且在桥梁30合拢后依然能够实时监测桥梁30的沉降情况，保证桥梁30整体的稳固性。

在本实施例中的沉降监测方法中，以桥墩20上的0号桥梁块31为起点，向0号桥梁块31的两侧施工连接桥梁块32，并最终形成桥梁30。因此，桥梁30关于桥墩20对称。

在工程施工中常会出现不平衡施工的情况，导致不平衡施工的原因如下：

1、混凝土的不平衡灌注；

2、施工人员、施工机具、施工材料堆放的不平衡；

3、挂篮走行的不平衡；

4、外界因素风荷载的影响这些因素相加会产生数千吨的平衡弯矩。

为了能够防止本实施例中的桥梁30发生不平衡施工，现对其施工过程进行实时监控，实时观测桥梁30的挠度变化情况，若发现异常及时调整、分析后再继续施工。

需要说明的是，本实施例的多个桥墩20中的一至两个为主墩，在主墩上使用悬灌施工的建造方式，其他桥墩20上使用其他的建造方式，因而本实施例中的沉降监测方法实际上是应用在使用悬灌施工的主墩上的。

如图2所示的沉降值计算原理图，一个光纤光栅监测件10的两端均固定，将其一端视为基准点，另一端随着桥梁30下沉而发生沉降，由相似三角形的相关知识能够得出光纤光栅倾角计11测得的倾斜角和桥梁30沉降的倾斜角相等，均为θ，由于光纤光栅监测件10本身是不能够发生形变的，因而可将上述过程视为一端固定，另一端受集中载荷，桥梁30中的各连接桥梁块32的沉降值即可通过上述的公式计算出。

在本实施例中，从0号桥梁块31开始，第一个光纤光栅监测件10的第一端与0号桥梁块31连接，第一个光纤光栅监测件10的第二端连接至靠近0号桥梁块31的连接桥梁块32的边缘处。并且从0号桥梁块31开始，第i+1个光纤光栅监测件10的第一端与第i个连接桥梁块32的第二端连接，第i+1个光纤光栅监测件10的第二端设置在第i+1连接桥梁块32的远离第i连接桥梁块32的边缘处。

如图3所示，0#块为0号桥梁块31，1#至3#块为顺次连接的连接桥梁块32，第一个光纤光栅监测件10的第一端固定在0#块上的与1#块相靠近的位置，其第二端固定在1#块上的与2#块相靠近的位置，由于0#块的沉降值为0，即S₀＝0，当1#块发生沉降时，第一个光纤光栅监测件10的第二端发生沉降，该过程与图2的过程相同，即可通过相应的公式计算出1#块的沉降值。以此类推，第二个光纤光栅监测件10的第一端固定在1#块上的与2#块相靠近的位置，其第二端固定在2#块上的与3#块相靠近的位置。通过上述方式，随着桥梁30的施工，将光纤光栅监测件10安装在桥梁30上，以对桥梁30的沉降值进行实时检测。

可选地，光纤光栅监测件10包括安装管12，光纤光栅倾角计11设置在安装管12中且部分伸出安装管12。

在本实施例中，在安装管12的中间部位具有卡槽，光纤光栅倾角计11设置在卡槽中以将其安装在安装管12上，并且光纤光栅倾角计11部分设置在卡槽内保证光纤光栅倾角计11与安装管12安装的可靠性，同时在安装光纤光栅倾角计11时，通过调整光纤光栅倾角计11在卡槽的位置使其处于竖直状态，并且进行相应的调平，使得当桥梁30发生沉降时，光纤光栅倾角计11能够更好地监测桥梁30的沉降。当然，也可以将光纤光栅倾角计11直接焊接在安装管12上。

需要说明的是，安装管12的长度与连接桥梁块32的长度相同，以使安装管12在对接时能够更好的衔接。安装管12为圆管，当然安装管12可以为其他形状，如椭圆管、矩形管等。此外，根据相邻两个桥墩20之间的距离可以更改安装管12的长度。同时，安装管12的材质及壁厚也可以根据实际工况进行调整。

在本实施例中的沉降监测方法中，连接桥梁块32的长度之和等于使用的多个光纤光栅监测件10的长度之和。上述设置不仅能够确保光纤光栅监测件10对桥墩20上所有的0号桥梁块31及连接桥梁块32进行实时沉降监测，还不会浪费光纤光栅监测件10，从而使得光纤光栅监测件10得到合理使用。

如图3和图4所示，各光纤光栅监测件10通过紧固组件40连接在一起，且光纤光栅监测件10通过紧固组件40固定在连接桥梁块32和/或0号桥梁块31上。

在图4所示的实施例中，紧固组件40包括套筒41、支架42和紧固件43，套筒41套设在各安装管12外部，以将各光纤光栅监测件10的安装管12连接；套筒41支撑设置在支架42上；支架42的两端均设置有紧固件43，以使支架42通过紧固件43与桥梁30连接。

具体而言，紧固组件40的套筒41的长度较长，套筒41套设在多个安装管12的外部以将多个安装管12连接成一个整体，套筒41部分包围在安装管12的外部，在套筒41的顶端留有空隙，以使光纤光栅倾角计11能够穿过套筒41外露，方便安装人员进行安装调整。在套筒41上与安装管12的端部对应的位置设置有支架42，支架42支撑在套筒41的底部并使得整个套筒41保持稳定，在支架42和桥梁30之间设置有紧固件43，在本实施例中，每一个支架42上均设置有两个紧固件43以将支架42稳定固定在桥梁30上，紧固件43可以是螺栓组件或者膨胀螺丝。当然也可以在整个套筒41的底部均设置支架42。

可选地，在相邻两个桥梁30并未施工完成前即0号桥梁块31施工后且连接桥梁块32未合拢，各桥梁30上的光纤光栅监测件10分别连接至不同的解调仪上，以保证在施工过程中每个光纤光栅倾角计11均能够正常工作，然后以0号桥梁块31为起点，向0号桥梁块31的两侧施工连接桥梁块32，同时，以0号桥梁块31为起点，沿连接桥梁块32的施工方向顺次安装光纤光栅监测件10，同时实时监测相邻的桥梁30的沉降量，确保施工过程中沉降值在合理范围内，从而实现相邻桥梁30的最佳合拢(相邻桥梁30的顶面平齐)。最后，待相邻两个桥梁30施工完成并合拢后，相邻两个桥梁30上的各光纤光栅监测件10均连接至同一个解调仪上，从而对整个桥梁30的沉降进行实时监测，同时减少解调仪的使用量，降低成本。

在光纤光栅监测件10的监测数据通过光纤连接至解调仪之后可以通过无线网或GPRS将数据传输至计算机，计算机对解调仪上的数值进行进一步分析，从而实时监测已安装光纤光栅监测件10的桥梁30的沉降变化。

在本实施例中，当两个相对称的连接桥梁块32对接时，在两个对接的连接桥梁块32之间设置有合拢段33，合拢段33的长度小于连接桥梁块32的长度，并且在合拢段33上不需要设置光纤光栅监测件10。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的悬灌施工时的无法实时监测的问题；

2、整体结构简单，安装拆卸方便，能够重复使用；

3、不但能够对桥梁的施工过程进行实时监测，还能够对合拢后的桥梁进行整体沉降的实时监测，使得桥梁的安全性能更高，降低桥梁安全事故发生的频率，保障人身安全。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于悬灌施工的沉降监测方法，其特征在于，包括：

加工多个光纤光栅监测件(10)，各所述光纤光栅监测件(10)均具有光纤光栅倾角计(11)，且所述光纤光栅倾角计(11)均与解调仪连接；

多个桥墩(20)施工完成后，在各所述桥墩(20)的顶面施工0号桥梁块(31)，以所述0号桥梁块(31)为起点，向所述0号桥梁块(31)的两侧施工连接桥梁块(32)，位于所述桥墩(20)同一侧的多个所述连接桥梁块(32)构成桥梁(30)；

施工所述连接桥梁块(32)的同时，以所述0号桥梁块(31)为起点，沿所述连接桥梁块(32)的施工方向顺次安装所述光纤光栅监测件(10)，且每个所述连接桥梁块(32)上均设置有至少一个所述光纤光栅监测件(10)，直至相邻两个所述桥墩(20)上的所述连接桥梁块(32)对接；

当所述桥梁(30)发生沉降时，所述桥梁(30)的沉降值与所述光纤光栅倾角计(11)的倾斜角度关系如下：

S₀＝0，

S_i＝S_i-1+L_i·sinθ_i，(i＝1、2、3...)，其中，S₀为所述0号桥梁块(31)的沉降值；S_i为从所述0号桥梁块(31)开始第i个所述连接桥梁块(32)的沉降值；L_i为从所述0号桥梁块(31)开始第i个所述连接桥梁块(32)上的所述光纤光栅监测件(10)的长度，其长度根据相应的所述连接桥梁块(32)的长度而定；θ_i为从所述0号桥梁块(31)开始第i个所述连接桥梁块(32)上的所述光纤光栅倾角计(11)的倾斜角度；

施工关于所述桥墩(20)对称的连接桥梁块(32)时，根据所述桥墩(20)一侧的所述桥梁(30)的沉降值和另一侧所述桥梁(30)的沉降值的情况及时分析原因、调整后再施工。

2.根据权利要求1所述的沉降监测方法，其特征在于，从所述0号桥梁块(31)开始，第一个所述光纤光栅监测件(10)的第一端与所述0号桥梁块(31)连接，第一个所述光纤光栅监测件(10)的第二端连接至靠近所述0号桥梁块(31)的所述连接桥梁块(32)的边缘处。

3.根据权利要求2所述的沉降监测方法，其特征在于，从所述0号桥梁块(31)开始，第i+1个所述光纤光栅监测件(10)的第一端与第i个所述连接桥梁块(32)的第二端连接，第i+1个所述光纤光栅监测件(10)的第二端设置在第i+1个所述连接桥梁块(32)的远离第i个所述连接桥梁块(32)的边缘处。

4.根据权利要求2所述的沉降监测方法，其特征在于，所述光纤光栅监测件(10)包括安装管(12)，所述光纤光栅倾角计(11)设置在所述安装管(12)中且部分伸出所述安装管(12)。

5.根据权利要求4所述的沉降监测方法，其特征在于，所述安装管(12)具有卡槽，所述光纤光栅倾角计(11)部分设置在所述卡槽内。

6.根据权利要求4所述的沉降监测方法，其特征在于，所述安装管(12)的长度与所述连接桥梁块(32)的长度相同。

7.根据权利要求4所述的沉降监测方法，其特征在于，各所述光纤光栅监测件(10)通过紧固组件(40)连接在一起，且所述光纤光栅监测件(10)通过所述紧固组件(40)固定在所述连接桥梁块(32)和/或所述0号桥梁块(31)上。

8.根据权利要求7所述的沉降监测方法，其特征在于，所述紧固组件(40)包括：

套筒(41)，所述套筒(41)套设在各所述安装管(12)外部，以将各所述光纤光栅监测件(10)的安装管(12)连接；

支架(42)，所述套筒(41)支撑设置在所述支架(42)上；

紧固件(43)，所述支架(42)的两端均设置有所述紧固件(43)，以使所述支架(42)通过所述紧固件(43)与所述桥梁(30)连接。

9.根据权利要求1所述的沉降监测方法，其特征在于，在相邻两个所述桥梁(30)并未施工完成前，各所述桥梁(30)上的所述光纤光栅监测件(10)分别连接至不同的所述解调仪上；当相邻两个所述桥梁(30)施工完成并合拢后，相邻两个所述桥梁(30)上的各所述光纤光栅监测件(10)均连接至同一个所述解调仪上。

10.根据权利要求1所述的沉降监测方法，其特征在于，相邻两个所述桥梁(30)的施工的合拢处设置有合拢段(33)。