CN109781057A - 一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法,包括主梁线形监测子系统、数据管理子系统和手持式移动终端。主梁线形监测子系统和手持式移动终端均与数据管理子系统信号连接。本发明针对桥梁施工时的桥梁线形和桥梁安装位置进行监测,并与设计值进行比对,使的桥梁施工尽可能的符合设计要求,避免施工、安装过程中出现异常,危害桥梁的后期使用,将风险进行事先防控;所有定期监测产生的历史监测数据都是在远程服务器保存,监测判断结果同时发送远程服务器和手持式移动终端,监测系统的时效性高。
Description
技术领域
本发明涉及信息分析领域,尤其涉及一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法。
背景技术
我国是桥梁大国,公路桥梁总数超过80万座,铁路桥梁超过20万座。桥梁需要跨越江河、山川等地形,跨度不等,为了增加跨度,通常采用预应力多跨连续梁桥的形式,其受力合理,造价远低于斜拉桥和吊桥。相比公路桥,铁路桥的截面尺寸比公路桥梁的截面尺寸大得多。预应力混凝土连续梁桥从施工到通车需要经历悬臂施工、全桥合龙及桥面施工等环节。施工中的安全及线形控制至关重要,为了保证桥梁施工过程中的安全,使桥梁各阶段的结构状态、内应力状况最大限度的接近设计预期,需要进行铁路梁桥施工监控。
铁路梁桥施工监控是对施工中的重要环节进行过程监测和控制,以保证施工过程中桥梁结构的安全状态,获得监测数据。监控的主要内容包括结构的应力、桥梁结构的形变、立面标高和相对位置与预期状态的误差是否在容许范围内,以便确保桥梁施工的可靠性。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种能长期可靠监控铁路桥梁梁箱形变、具有现场数据处理、远程数据储存和发布的铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法。
本发明的技术方案是这样实现的:一方面,本发明提供了一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,包括主梁线形监测子系统(1)和数据管理子系统(5);主梁线形监测子系统(1)与数据管理子系统(5)信号连接;
主梁线形监测子系统(1),用于监测梁桥内各箱梁在纵向和横向的形变,并将形变信息发送至数据管理子系统(5);
数据管理子系统(5)接收主梁线形监测子系统(1)发送的监测数据,通过将监测数据与数据管理子系统(5)预存的设计数据进行比较,将比较结果进行存储和发布。
在以上技术方案的基础上,优选的,所述主梁线形监测子系统(1)包括若干线形监控点(11)和测量采集设备(12),线形监控点(11)设置在主梁(13)的竖直中心轴线上和主梁(13)水平方向的两端部,线形监控点(11)均与测量采集设备(12)信号连接,测量采集设备(12)的输出端与数据管理子系统(5)的输入端信号连接。
在以上技术方案的基础上,优选的,还包括预应力监测子系统(2);所述预应力监测子系统(2)包括若干拉力传感器(21)和单片机(22),拉力传感器(21)的两端固设在预应力束上,拉力传感器(21)的输出端与单片机(22)的通用输入输出端信号连接,单片机(22)的输出端与数据管理子系统(5)的输入端信号连接。
在以上技术方案的基础上,优选的,还包括梁桥倾斜监测子系统(3);所述梁桥倾斜监测子系统(3)包括静态倾角传感器(31)和单片机(32),所述静态倾角传感器(31)固定设置在箱梁内壁的底部,静态倾角传感器(31)的输出端与单片机(32)的串口信号连接,单片机(32)的输出端与数据管理子系统(5)的输入端信号连接。
在以上技术方案的基础上,优选的,还包括定位监测子系统(4);所述定位监测子系统(4)是通过北斗系统对当前铁路连续梁桥施工的端面的绝对值坐标和高程进行测量,并将检测到的端面的绝对值坐标和高程信息发送至数据管理子系统(5)的输入端。
在以上技术方案的基础上,优选的,所述数据管理子系统(5)包括本地数据处理终端(51)、通讯模块(52)、远程服务器(53)和UI接口(54),本地数据处理终端(51)与通讯模块(52)信号连接,通讯模块(52)分别与远程服务器(53)和UI接口(54)信号连接。
进一步优选的,还包括手持式移动终端(6),手持式移动终端(6)与UI接口(54)信号连接。
另一方面,本发明提供了一种铁路连续梁桥施工线形监控系统的测量方法,包含以下步骤:
S1:配置主梁线形监测子系统(1)、预应力监测子系统(2)、梁桥倾斜监测子系统(3)和定位监测子系统(4),将各监测子系统的输出端与本地数据处理终端(51)的输入端信号连接,将预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息存储在远程服务器(53)中;
S2:主梁线形监测子系统(1)、预应力监测子系统(2)、梁桥倾斜监测子系统(3)和定位监测子系统(4)进行定期监测,形成当前监测信息集中发送至本地数据处理终端(51),本地数据处理终端(51)将当前监测信息经通讯模块(52)发送至远程服务器(53),远程服务器(53)调用预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息与当前监测信息进行逐个比较,并将当前监测信息和当前监测判定结果在远程服务器(53)存储,当前监测信息和当前监测判定结果还经通讯模块(52)和UI接口(54)发送至手持式移动终端(6);
S3:当前监测判定结果有异常时,远程服务器(53)会向手持式移动终端(6)发出警报,提示手持式移动终端(6)的用户关注异常数据,排查异常原因;
S4:手持式移动终端(6)通过UI接口(54)和通讯模块(52)调阅远程服务器(53)上保存的预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息和历史监测信息;手持式移动终端(6)还通过UI接口(54)和通讯模块(52)向本地数据处理终端(51)发出指令,使主梁线形监测子系统(1)、预应力监测子系统(2)、梁桥倾斜监测子系统(3)和定位监测子系统(4)立刻进行实时监测信息的采集,实时信息采集后通过本地数据处理终端(51)处理后,经通讯模块(52)分别发送至远程服务器(53)和手持式移动终端(6)。
本发明提供了一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法,相比现有技术,本发明具有如下优点:
(1)本发明针对桥梁施工时的桥梁应力应变、预应力变化、倾斜度和桥梁安装位置进行监测,并与设计值进行比对,使的桥梁施工尽可能的符合设计要求,避免施工、安装过程中出现异常,危害桥梁的后期使用,将风险进行事先防控;
(2)所有定期监测产生的历史监测数据都是在远程服务器保存,监测判断结果同时存储在远程服务器端和手持式移动终端,监测系统的时效性高,数据安全性好;
(3)用户可使用手持式移动终端,进行实时的数据采集和校验,以便对现场监测设备进行维护和检验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法的系统结构框图;
图2是本发明一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法的主梁线形监测子系统的剖面主视图;
图3是本发明一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法的预应力监测子系统的剖面右视图;
图4是本发明一种铁路连续梁桥施工线形监控系统及测量方法的梁桥倾斜监测子系统的剖面主视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,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方式,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明提供了一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,包括主梁线形监测子系统1、预应力监测子系统2、梁桥倾斜监测子系统3、定位监测子系统4、数据管理子系统5和手持式移动终端6。
主梁线形监测子系统1、预应力监测子系统2、梁桥倾斜监测子系统3、定位监测子系统4和手持式移动终端6均与数据管理子系统5信号连接。
如图2所示,主梁线形监测子系统1,用于监测梁桥内各箱梁在纵向和横向的形变,并将形变信息发送至数据管理子系统5;主梁线形监测子系统1包括若干线形监控点11和测量采集设备12,线形监控点11设置在主梁13的竖直中心轴线上和主梁13水平方向的两端部,线形监控点11均与测量采集设备12信号连接,测量采集设备12的输出端与数据管理子系统5的输入端信号连接。测量采集设备12可以采用光纤光栅位移传感器,通过将光纤光栅传感器测量得到的形变通过光栅解调器进行处理,处理后的箱梁在纵向和横向的形变数据由测量采集设备12发送至数据管理子系统5。
如图3所示,预应力监测子系统2,用于监测张拉后的预应力束的应力,并将预应力束张拉信息发送至数据管理子系统5。预应力监测子系统2包括若干拉力传感器21和单片机22,拉力传感器21的两端固设在预应力束上,拉力传感器21的输出端与单片机22的通用输入输出端信号连接,单片机22的输出端与数据管理子系统5的输入端信号连接。通过预应力束的张拉情况来跟踪预应力变化情况和箱梁节段的受力情况,单片机22可以采用STM32系列单片机或者AT89C52单片机。
如图4所示,梁桥倾斜监测子系统3,用于监测梁桥在承重后的倾斜信息,并将倾斜信息发送至数据管理子系统5。梁桥倾斜监测子系统3包括静态倾角传感器31和单片机32,所述静态倾角传感器31固定设置在箱梁内壁的底部,静态倾角传感器31的输出端与单片机32的串口信号连接,单片机32的输出端与数据管理子系统5的输入端信号连接。单片机32可以采用STM32系列单片机或者AT89C52单片机单独监测,也可以与预应力监测子系统2共用单片机。
定位监测子系统4,利用卫星定位方式对梁桥的施工位置信息进行采集,并将位置信息发送至数据管理子系统5。定位监测子系统4是通过北斗系统对当前铁路连续梁桥施工的端面的绝对值坐标和高程进行测量,并将检测到的端面的绝对值坐标和高程信息发送至数据管理子系统5的输入端。
如图1所示,数据管理子系统5接收主梁线形监测子系统1、预应力监测子系统2、梁桥倾斜监测子系统3和定位监测子系统4发送的监测数据,通过将监测数据与数据管理子系统5预存的设计数据进行比较,将比较结果进行存储和发布。数据管理子系统5包括本地数据处理终端51、通讯模块52、远程服务器53和UI接口54,本地数据处理终端51与通讯模块52信号连接,通讯模块52分别与远程服务器53和UI接口54信号连接。手持式移动终端6与UI接口54信号连接。手持式移动终端6不仅可以方便的接收监测数据、查阅历史监测数据和接收报警信息,还能够由用户主动登陆,进行现场设备的实时校验和设备维护后的可靠性验证。手持式移动终端6可以是能够给登陆WEB浏览器的手机、平板电脑、PDA或者笔记本电脑等移动终端。本发明中的通讯模块52可以是蓝牙通讯模块、NB-IOT无线通讯模块或者LoRa等物联网无线通讯模块,可适应低功耗、长距离的长期监测任务。本地数据处理终端51可以是单片机、工控机或者PLC。
本发明还提供了一种铁路连续梁桥施工线形监控系统的测量方法,该方法包含以下步骤:
S1:配置主梁线形监测子系统1、预应力监测子系统2、梁桥倾斜监测子系统3和定位监测子系统4,将各监测子系统的输出端与本地数据处理终端51的输入端信号连接,将预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息存储在远程服务器53中;
S2:主梁线形监测子系统1、预应力监测子系统2、梁桥倾斜监测子系统3和定位监测子系统4进行定期监测,形成当前监测信息集中发送至本地数据处理终端51,本地数据处理终端51将当前监测信息经通讯模块52发送至远程服务器53,远程服务器53调用预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息与当前监测信息进行逐个比较,并将当前监测信息和当前监测判定结果在远程服务器53存储,当前监测信息和当前监测判定结果还经通讯模块52和UI接口54发送至手持式移动终端6;
S3:当前监测判定结果有异常时,远程服务器53会向手持式移动终端6发出警报,提示手持式移动终端6的用户关注异常数据,排查异常原因;
S4:手持式移动终端6通过UI接口54和通讯模块52调阅远程服务器53上保存的预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息和历史监测信息;手持式移动终端6还通过UI接口54和通讯模块52向本地数据处理终端51发出指令,使主梁线形监测子系统1、预应力监测子系统2、梁桥倾斜监测子系统3和定位监测子系统4立刻进行实时监测信息的采集,实时信息采集后通过本地数据处理终端51处理后,经通讯模块52分别发送至远程服务器53和手持式移动终端6。
本发明针对桥梁施工时的桥梁应力应变、预应力变化、倾斜度和桥梁安装位置进行监测,并与设计值进行比对,使的桥梁施工尽可能的符合设计要求,避免施工、安装过程中出现异常,危害桥梁的后期使用,将风险进行事先防控;
所有定期监测产生的历史监测数据都是在远程服务器保存,监测判断结果同时发送远程服务器和手持式移动终端,监测系统的时效性高,数据安全性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,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 (8)
1.一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:包括主梁线形监测子系统(1)和数据管理子系统(5);主梁线形监测子系统(1)与数据管理子系统(5)信号连接;
主梁线形监测子系统(1),用于监测梁桥内各箱梁在纵向和横向的形变,并将形变信息发送至数据管理子系统(5);
数据管理子系统(5)接收主梁线形监测子系统(1)发送的监测数据,通过将监测数据与数据管理子系统(5)预存的设计数据进行比较,将比较结果进行存储和发布。
2.如权利要求1所述的一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:所述主梁线形监测子系统(1)包括若干线形监控点(11)和测量采集设备(12),线形监控点(11)设置在主梁(13)的竖直中心轴线上和主梁(13)水平方向的两端部,线形监控点(11)均与测量采集设备(12)信号连接,测量采集设备(12)的输出端与数据管理子系统(5)的输入端信号连接。
3.如权利要求1所述的一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:还包括预应力监测子系统(2);所述预应力监测子系统(2)包括若干拉力传感器(21)和单片机(22),拉力传感器(21)的两端固设在预应力束上,拉力传感器(21)的输出端与单片机(22)的通用输入输出端信号连接,单片机(22)的输出端与数据管理子系统(5)的输入端信号连接。
4.如权利要求1所述的一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:还包括梁桥倾斜监测子系统(3);所述梁桥倾斜监测子系统(3)包括静态倾角传感器(31)和单片机(32),所述静态倾角传感器(31)固定设置在箱梁内壁的底部,静态倾角传感器(31)的输出端与单片机(32)的串口信号连接,单片机(32)的输出端与数据管理子系统(5)的输入端信号连接。
5.如权利要求1所述的一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:还包括定位监测子系统(4);所述定位监测子系统(4)是通过北斗系统对当前铁路连续梁桥施工的端面的绝对值坐标和高程进行测量,并将检测到的端面的绝对值坐标和高程信息发送至数据管理子系统(5)的输入端。
6.如权利要求1所述的一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:所述数据管理子系统(5)包括本地数据处理终端(51)、通讯模块(52)、远程服务器(53)和UI接口(54),本地数据处理终端(51)与通讯模块(52)信号连接,通讯模块(52)分别与远程服务器(53)和UI接口(54)信号连接。
7.如权利要求6所述的一种铁路连续梁桥施工线形监控系统,其特征在于:还包括手持式移动终端(6),手持式移动终端(6)与UI接口(54)信号连接。
8.一种铁路连续梁桥施工线形监控系统的测量方法,包含以下步骤:
S1:配置主梁线形监测子系统(1)、预应力监测子系统(2)、梁桥倾斜监测子系统(3)和定位监测子系统(4),将各监测子系统的输出端与本地数据处理终端(51)的输入端信号连接,将预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息存储在远程服务器(53)中;
S2:主梁线形监测子系统(1)、预应力监测子系统(2)、梁桥倾斜监测子系统(3)和定位监测子系统(4)进行定期监测,形成当前监测信息集中发送至本地数据处理终端(51),本地数据处理终端(51)将当前监测信息经通讯模块(52)发送至远程服务器(53),远程服务器(53)调用预设的箱梁形变、预应力监测、梁桥倾斜和定位信息与当前监测信息进行逐个比较,并将当前监测信息和当前监测判定结果在远程服务器(53)存储,当前监测信息和当前监测判定结果还经通讯模块(52)和UI接口(54)发送至手持式移动终端(6);
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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