CN108797805A - 一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚及其使用方法，包括钢筋棚、柱底横梁、承力槽钢、轨道轮、路轨、路轨固定件、监测系统和滑轮牵引系统，柱底横梁连接于钢筋棚的主体立柱底部并分布于钢筋棚两侧，承力槽钢对称连接于柱底横梁下面并分布于钢筋棚两侧，轨道轮固定于承力槽钢之间并沿路轨滑动，路轨位于轨道轮下方，分布在钢筋棚两侧并埋置于路轨固定件内，滑轮牵引系统与柱底横梁连接固定，监测系统与滑轮牵引系统连接；所述方法基于所述钢筋棚。本发明实时监测并根据监测到的应力值对钢筋棚的移动进行控制，从而降低钢筋棚在移动过程中发生倾覆的风险。

Description

一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚及其使用方法

技术领域

本发明涉及的是一种建筑工程技术领域中的技术方法，具体是一种实时监测钢筋棚柱底横梁应力状态，降低倾覆风险的装置及其安全移动方法。

背景技术

在建筑施工过程中，施工现场有着大量的施工材料需要进行存放，尤其是需要遮阳挡雨的钢筋等材料。一些施工作业如钢筋的切割也需要在遮阳挡雨的条件下进行。传统的方法是在天气状况不佳时，将材料搬往室内或者简单的覆盖一层遮阳布或者防水塑料。前者需要耗费大量劳力而且耗费时间，后者保护效果不佳而且容易使材料受损。采用传统的固定钢筋棚虽然取得一定效果但使用过程中存在诸多不利：其一容量有限，对存放的材料有一定的规格限制；其二会浪费大量建筑工地上的有效场地空间，不利于现场设备布置；其三固定结构的存在可能会妨碍施工现场对施工材料进行吊装，降低现场施工效率。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为201520617898.7，专利授权公告号为：CN 204876691 U，专利名称为：一种遥雨控电动移动式钢筋存料棚与加工棚，该专利自述为：“一种遥雨控电动移动式钢筋存料棚与加工棚，包括存料棚、加工棚、轮轨系统、齿轮电机系统。存料棚与加工棚置于轮轨系统上，通过齿轮电机系统控制其移动。”该专利自述，其使用方法为：“需要吊装钢筋时，将存料棚与加工棚沿轨道折叠收缩。下雨时，雨控开关自动开启，启动存料棚立柱上的两台齿轮电机，使存料棚沿轨道移动，保护钢筋不受雨淋。”

该专利中所述轮轨系统置于存料棚支撑柱下端，但是未能详细解释轮轨系统与存料棚支撑柱的连接方式，如果连接效果不佳，易导致存料棚倒塌。该专利并未提及确保钢筋棚安全移动的方法，在钢筋棚移动的过程中，如果不能对钢筋棚移动过程的安全性进行实时、有效地监测，那么钢筋棚可能会在移动过程中倾覆。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种能实时监测钢筋棚柱底横梁应力状态并控制倾覆风险的可移动钢筋棚及其使用方法，根据钢筋棚立柱失稳导致钢筋棚倾覆的极限条件，计算出钢筋棚失稳倾覆时柱底横梁的应力数值信息，再根据安全监测系统监测到的应力值对钢筋棚的移动进行控制，从而降低钢筋棚在移动过程中发生倾覆的风险。

本发明方法是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的一个方面，提供一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚，包括：钢筋棚、柱底横梁、承力槽钢、轨道轮、路轨、路轨固定件、监测系统和滑轮牵引系统，其中：

所述柱底横梁连接于所述钢筋棚的立柱底部，并分布于所述钢筋棚两侧；所述承力槽钢对称连接于所述柱底横梁下面，并分布于所述钢筋棚两侧；所述轨道轮固定于所述承力槽钢之间并沿所述路轨滑动；所述路轨位于所述轨道轮下方并分布在所述钢筋棚两侧，所述路轨埋置于所述路轨固定件内用于控制所述轨道轮滑动的方向；所述滑轮牵引系统与所述柱底横梁连接固定，所述监测系统与所述滑轮牵引系统连接，所述监测系统实时监测所述柱底横梁与所述承力槽钢连接处的压力信息，并根据监测到的结果控制所述滑轮牵引系统，所述滑轮牵引系统驱动所述柱底横梁，所述柱底横梁通过所述轨道轮沿所述路轨移动，进而带动与所述柱底横梁固定连接的所述钢筋棚移动。

优选地，所述柱底横梁的长度与钢筋棚纵向长度一致。

优选地，所述承力槽钢的长度与钢筋棚纵向长度一致。

优选地，所述滑轮牵引系统有两套并分别位于钢筋棚的两侧，每套滑轮牵引系统结构相同，均由一根链条、一个齿轮、一个驱动部件和一个自动锁组成；其中：

所述链条焊接于所述柱底横梁的内侧中间位置，所述齿轮水平放置并与所述链条啮合，所述驱动部件与所述齿轮相连，所述自动锁设置于所述齿轮远离所述轨道的一侧；

所述驱动部件驱动所述齿轮转动，所述齿轮转动并通过所述链条带动所述柱底横梁移动，所述自动锁用于控制所述钢筋棚停止。

优选地，所述监测系统包括压力传感器、压力监测器和中心控制装置，其中：

所述压力传感器布置于所述柱底横梁与所述承力槽钢之间，所述压力监测器通过无线连接所述压力传感器，所述中心控制装置通过数据线与所述压力监测器连接，并分别通过一根数据线与两套所述滑轮牵引系统连接；

所述压力传感器将收集到的压力信息传递给所述压力监测器，所述压力监测器再传递给所述中心控制装置，所述中心控制装置对信息进行分析，判断是否启动报警应急，通过所述滑轮牵引系统控制所述柱底横梁，进而控制所述钢筋棚移动或停止移动。

更优选地，每两个所述压力传感器和一个压力监测器为一组。

根据本发明的另一个方面，提供一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，所述方法包括以下步骤：

第一步：操作前检查；

第二步：确定可移动钢筋棚重量N、可移动钢筋棚立柱数量n、可移动钢筋棚单根立柱与柱底横梁的接触面积A；确定可移动钢筋棚立柱的计算长度L和构成形式，并确定静止状态下的应力值σ，所述应力值σ计算公式如下：

σ＝N/(n˙A)；

第三步：根据第二步中的钢筋棚立柱构成形式、计算长度L和《钢结构设计规范》(GB50017-2014)，确定可移动钢筋棚立柱在可移动钢筋棚移动过程中的整体稳定系数并且根据《钢结构设计规范》(GB50017-2014)确定可移动钢筋棚移动过程中应力信息的阈值σ₀；所述σ₀的计算公式如下：

式中：σ₀是指可移动钢筋棚在移动过程中的保持安全状况下的最大应力值；f是指可移动钢筋棚立柱受力截面的设计强度值；

第四步：控制可移动钢筋棚进行移动，根据实时应力值σ₁判断可移动钢筋棚移动过程中所处的安全级别，并调整可移动钢筋棚达到安全移动速度；当可移动钢筋棚到达指定位置时关闭开关，并固定住可移动钢筋棚。

优选地，第一步中，所述操作前检查包括：

检查可移动钢筋棚是否存在结构变形以及构件裂纹；检查路轨是否稳固、平整，是否有可能会影响可移动钢筋棚行进的碎石；检查场地内是否存在影响可移动钢筋棚移动的堆放物。

优选地，第二步中，所述可移动钢筋棚的重量N，是指：可移动钢筋棚柱底横梁以上部分的重量，包括：钢筋骨架结构、棚顶遮挡部分和钢筋棚内的附属设备。

优选地，第二步中，所述接触面积A，是指：可移动钢筋棚立柱在移动过程中作用在柱底横梁上的面积。

优选地，第二步中，所述应力值σ，是指：在可移动钢筋棚静止状态下，可移动钢筋棚立柱作用在柱底横梁上的应力数值。

优选地，第四步中，所述实时应力值σ₁，是指：在可移动钢筋棚移动过程中，由压力监测器反馈给中心控制装置的应力值。

优选地，第四步中，所述安全级别，是指：根据应力差值Δ来划分可移动钢筋棚移动过程中所处的安全等级；所述应力差值Δ＝σ₀-σ，是安全等级划分的基础；具体的：

当σ₁＜0.5Δ+σ时，可移动钢筋棚处于安全级；

当0.5Δ+σ＜σ₁＜0.7Δ+σ时，可移动钢筋棚处于较安全级；

当0.7Δ+σ＜σ₁＜0.9Δ+σ时，可移动钢筋棚处于较危险级；

当σ₁＞0.9Δ+σ时，可移动钢筋棚处于危险级。

优选地，第四步中，所述可移动钢筋棚的安全移动速度是指：

当可移动钢筋棚处于安全级，可移动钢筋棚移动速度不超过5m/s；

当可移动钢筋棚处较安全级，可移动钢筋棚移动速度不超过3m/s；

当可移动钢筋棚处于较危险级，可移动钢筋棚移动速度不超过1m/s；

当可移动钢筋棚处于危险级，立即停止可移动钢筋棚的移动，排查安全隐患，待安全隐患消除后再重新开始移动。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的是一种实时监测钢筋棚在移动过程中的安全状态，确保其安全移动的装置和方法，所述装置和方法根据钢筋棚立柱失稳导致钢筋棚倾覆的极限条件，计算出钢筋棚失稳倾覆时柱底横梁的应力值，通过安全监测系统对应力值进行判断，确保钢筋棚在移动过程中的安全性和稳定性，从而降低钢筋棚在移动过程中发生倾覆的风险。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一优选实施例的钢筋棚移动时的侧面装配图；

图2为本发明一优选实施例的钢筋棚移动时的断面装配图；

图3为本发明一优选实施例的钢筋棚移动时的监测系统工作图；

图4为本发明一优选实施例的钢筋棚移动时滑轮牵引系统的俯视图；

图中：

1为柱底横梁、2为承力槽钢、3为轨道轮、4为路轨、5为路轨固定件、6为链条、7为齿轮、8为自动锁、9为发动机、10为压力监测器、11为中心控制装置、12为压力传感器、13为数据线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例：

本工程为中铁十六局18m*15m钢筋棚，工程结构形式为空间桁架结构；通过纵向钢梁形成整个受力体系。钢筋棚长为18m、宽为15m、高为3.6m，钢筋棚立柱分布于18m长边，其间距为6m；钢筋棚实际需要移动的最大位移为18m，因此需要的轨道长至少为36m。

结合图1-4所示，一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，包括以下步骤：

第一步：操作前检查，包括：检查可移动钢筋棚，确定不存在结构变形以及构件裂纹；检查路轨，确定路轨稳固、平整，并且没有会影响移动钢筋棚行进的碎石；检查周围场地，确定不存在影响可移动钢筋棚移动的堆放物。

如图1、图2、图3、图4所示，所述可移动钢筋棚是指一种可在路轨上安全移动的钢筋棚，包括：钢筋棚、柱底横梁1、承力槽钢2、轨道轮3、路轨4、路轨固定件5、监测系统和滑轮牵引系统；其中：

所述柱底横梁1通过螺栓连接于钢筋棚立柱底部，并分布于钢筋棚两侧；柱底横梁1的长度为18m，与钢筋棚纵向长度一致；

所述承力槽钢2通过螺栓对称连接于柱底横梁1下面，并分布于钢筋棚两侧，承力槽钢2的长度为18m，与钢筋棚纵向长度一致；

所述轨道轮3固定于承力槽钢2之间，可以在路轨4上滑动；

所述路轨4位于轨道轮3下方并分布在钢筋棚两侧、埋置于路轨固定件5内，路轨4用于控制着轨道轮3滑动的方向；路轨4的长度为36m；

所述监测系统由压力监测器10、中心控制装置11、压力传感器12、数据线13组成，每两个压力传感器12和一个压力监测器10为一组；压力传感器12布置于柱底横梁1与承力槽钢2之间，压力监测器10通过无线连接压力传感器12，中心控制装置11通过数据线13与压力监测器10连接，并分别通过一根数据线13与两套滑轮牵引系统连接；压力传感器12将收集到的压力信息通过数据线13传递给压力监测器10，压力监测器10再传递给中心控制装置11进行分析；

所述滑轮牵引系统有两套并分别位于钢筋棚的两侧，每套滑轮牵引系统均由链条6、齿轮7、自动锁8、发动机9组成，其中：链条6焊接于柱底横梁1的内侧中间，齿轮7水平放置并且与链条6啮合，发动机9与齿轮7相连，自动锁8设置于齿轮7远离路轨4的一侧。

第二步：确定钢筋棚的重量N，钢筋棚立柱数量n；确定钢筋棚单根立柱与柱底横梁的接触面积A；确定钢筋棚立柱的计算长度L＝2630mm；确定钢筋棚立柱构成形式为四肢格构柱，并根据上述信息确定静止状态下应力信息σ：

σ＝N/(n˙A)＝120MPa；

第三步：根据第二步中确定的钢筋棚立柱的计算长度L＝2630mm、钢筋棚立柱的格构形式为四肢格构柱和《钢结构设计规范》(GB50017-2014)，确定钢筋棚立柱在钢筋棚移动过程中的整体稳定系数确定可移动钢筋棚移动过程中应力阈值的公式为：

式中：f是指钢筋棚立柱受力截面的设计强度值，本实施例中取f＝235MPa；σ₀是指钢筋棚在移动过程中的保持安全状况下的最大应力值，本实施例中取σ₀＝200MPa。

第四步：控制可移动钢筋棚进行移动，根据实时应力值σ₁判断钢筋棚移动过程中所处的安全级别，并调整钢筋棚达到安全移动速度；本实施例中，当可移动钢筋棚移动18m到达指定位置时，关闭开关，并固定住可移动钢筋棚。

所述实时应力数值信息σ₁是指在钢筋棚移动过程中，由压力监测器反馈给中心控制装置的应力值。

所述应力差值Δ＝σ₀-σ＝80MPa，是安全等级划分的基础。

所述安全级别是指根据应力差值Δ来划分钢筋棚移动过程中所处的安全等级。本实施例中：

当σ₁＜0.5Δ+σ时，钢筋棚处于安全级；

当160MPa＝0.5Δ+σ＜σ₁＜0.7Δ+σ时，钢筋棚处于较安全级；

当176MPa＝0.7Δ+σ＜σ₁＜0.9Δ+σ时，钢筋棚处于较危险级；

当σ₁＞0.9Δ+σ时，钢筋棚处于危险级。

所述钢筋棚的安全移动速度在本实施例中是指当钢筋棚处于安全级，钢筋棚移动速度不超过5m/s；当钢筋棚处较安全级，钢筋棚移动速度不超过3m/s；当钢筋棚处于较危险级，钢筋棚移动速度不超过1m/s；当钢筋棚处于危险级，应立即停止钢筋棚的移动，排查安全隐患，待安全隐患消除后再重新开始移动。

上述实施例可以实时监测钢筋棚在移动过程中的安全状态，确保其安全移动；该方法根据钢筋棚立柱失稳导致钢筋棚倾覆的极限条件，计算出钢筋棚失稳倾覆时柱底横梁的应力值，通过安全监测系统对应力值进行判断，确保钢筋棚在移动过程中的安全性和稳定性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本发明简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚，其特征在于，包括：钢筋棚、柱底横梁、承力槽钢、轨道轮、路轨、路轨固定件、监测系统和滑轮牵引系统，其中：

所述柱底横梁连接于所述钢筋棚的立柱底部，并分布于所述钢筋棚两侧；所述承力槽钢对称连接于所述柱底横梁下面，并分布于所述钢筋棚两侧；所述轨道轮固定于所述承力槽钢之间并沿所述路轨滑动；所述路轨位于所述轨道轮下方并分布在所述钢筋棚两侧，所述路轨埋置于所述路轨固定件内用于控制所述轨道轮滑动的方向；所述滑轮牵引系统与所述柱底横梁连接固定，所述监测系统与所述滑轮牵引系统连接，所述监测系统实时监测所述柱底横梁与所述承力槽钢连接处的压力信息，并根据监测到的结果控制所述滑轮牵引系统，所述滑轮牵引系统驱动所述柱底横梁，所述柱底横梁通过所述轨道轮沿所述路轨移动，进而带动与所述柱底横梁固定连接的所述钢筋棚移动。

2.根据权利要求1所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚，其特征在于，所述滑轮牵引系统有两套并分别位于所述钢筋棚的两侧，两套所述滑轮牵引系统结构相同，每套均由一根链条、一个齿轮、一个驱动部件和一个自动锁组成，其中：

所述链条焊接于所述柱底横梁的内侧中间位置，所述齿轮水平放置并与所述链条啮合，所述驱动部件与所述齿轮相连，所述自动锁设置于所述齿轮远离所述轨道的一侧；

所述驱动部件驱动所述齿轮转动，所述齿轮转动并通过所述链条带动所述柱底横梁移动，所述自动锁用于控制所述钢筋棚停止。

3.根据权利要求2所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚，其特征在于，所述监测系统包括压力传感器、压力监测器和中心控制装置，其中：

所述压力传感器布置于所述柱底横梁与所述承力槽钢之间，所述压力监测器通过无线连接所述压力传感器，所述中心控制装置通过数据线与所述压力监测器连接，并分别通过一根数据线与两套所述滑轮牵引系统连接；

所述压力传感器将收集到的压力信息传递给所述压力监测器，所述压力监测器再传递给所述中心控制装置，所述中心控制装置对信息进行分析，判断是否启动报警应急，通过所述滑轮牵引系统控制所述柱底横梁，进而控制所述钢筋棚移动或停止移动。

4.根据权利要求3所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚，其特征在于，每两个所述压力传感器和一个压力监测器为一组。

5.一种权利要求1-4任一项所述的实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一步：操作前检查；

第二步：确定可移动钢筋棚重量N、可移动钢筋棚立柱数量n、可移动钢筋棚单根立柱与柱底横梁的接触面积A；确定可移动钢筋棚立柱的计算长度L和构成形式，并确定静止状态下的应力值σ，所述应力值σ计算公式如下：

σ＝N/(n·A)；

第三步：根据第二步中的钢筋棚立柱构成形式、计算长度L和《钢结构设计规范》(GB50017-2014)，确定可移动钢筋棚立柱在可移动钢筋棚移动过程中的整体稳定系数并且根据《钢结构设计规范》(GB50017-2014)确定可移动钢筋棚移动过程中应力信息的阈值σ₀；所述σ₀的计算公式如下：

式中：σ₀是指可移动钢筋棚在移动过程中的保持安全状况下的最大应力值；f是指可移动钢筋棚立柱受力截面的设计强度值；

第四步：控制可移动钢筋棚进行移动，根据实时应力值σ₁判断可移动钢筋棚移动过程中所处的安全级别，并调整可移动钢筋棚达到安全移动速度；当可移动钢筋棚到达指定位置时关闭开关，并固定住可移动钢筋棚。

6.根据权利要求5所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，其特征在于，第一步中，所述操作前检查包括：

检查可移动钢筋棚是否存在结构变形以及构件裂纹；检查路轨是否稳固、平整，是否有可能会影响可移动钢筋棚行进的碎石；检查场地内是否存在影响可移动钢筋棚移动的堆放物。

7.根据权利要求5所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，其特征在于，第二步中：

所述可移动钢筋棚的重量N，是指：可移动钢筋棚柱底横梁以上部分的重量，包括：钢筋骨架结构、棚顶遮挡部分和钢筋棚内的附属设备；

所述接触面积A，是指：可移动钢筋棚立柱在移动过程中作用在柱底横梁上的面积。

8.根据权利要求5所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，其特征在于，第二步中，所述应力值σ，是指：在可移动钢筋棚静止状态下，可移动钢筋棚立柱作用在柱底横梁上的应力数值。

9.根据权利要求5所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，其特征在于，第四步中，所述实时应力值σ₁，是指：在可移动钢筋棚移动过程中，由压力监测器反馈给中心控制装置的应力值。

10.根据权利要求5-9任一项所述的一种实时监测倾覆风险的可移动钢筋棚使用方法，其特征在于，第四步中：

所述安全级别，是指：根据应力差值Δ来划分可移动钢筋棚移动过程中所处的安全等级，所述应力差值Δ＝σ₀-σ，是安全等级划分的基础，即：

当σ₁＜0.5Δ+σ时，可移动钢筋棚处于安全级；

当0.5Δ+σ＜σ₁＜0.7Δ+σ时，可移动钢筋棚处于较安全级；

当0.7Δ+σ＜σ₁＜0.9Δ+σ时，可移动钢筋棚处于较危险级；

当σ₁＞0.9Δ+σ时，可移动钢筋棚处于危险级；

所述可移动钢筋棚的安全移动速度是指：

当可移动钢筋棚处于安全级，可移动钢筋棚移动速度不超过5m/s；

当可移动钢筋棚处较安全级，可移动钢筋棚移动速度不超过3m/s；

当可移动钢筋棚处于较危险级，可移动钢筋棚移动速度不超过1m/s；

当可移动钢筋棚处于危险级，立即停止可移动钢筋棚的移动，排查安全隐患，待安全隐患消除后再重新开始移动。