CN110033593B - 一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在顶升工作开始前，采用有限元分析，提取影响矩阵S，输入安全预警系统，设置预警值；(2)顶升时，实时采集钢梁顶升中的位移数据W；(3)由安全预警系统根据σ＝WS计算得到实时应力；(4)根据预警值判断是否在限值内，若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。与现有技术相比，本发明采用影响矩阵法可以显著提高计算效率，避免了传统以量值控制不能涵盖所有顶升误差组合的情况，直接以结构安全性作为评判指标，更具有普遍适用性。

Description

一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法
技术领域
本发明涉及土木工程建设领域，尤其是涉及一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法。
背景技术
一部分采用钢混组合结构的桥梁在建造过程中，采用对钢梁进行预顶升的方式施加预应力，由于顶升过程中顶升量存在误差，可能产生过顶升或不均匀性过大的情况，可能产生结构的破坏。
在顶升点较多的情况下，顶升误差存在海量的组合，传统以顶升量值或顶升不均匀量值进行预警的方法，并不能涵盖所有的顶升误差组合，结构的安全性缺少评判标准；然而将顶升量实时带入有限元软件进行分析的方法，又面临效率偏低的情况，缺少一种基于结构应力安全的快速预警方法。
发明专利CN108756292A公布了一种基于物联网技术的建筑同步顶升控制方法及系统，其正是采用了将测试数据代入三维虚拟现实模型(或三维实体有限元)的方法，实现对顶升过程的预警及优化，然而对于复杂结构，三维虚拟现实模型(或三维实体有限元)规模庞大，求解需要的时间较长，顶升过程具有瞬时性，很有可能在这个过程中就发生了破坏，因此对计算的速度要求更高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，包括以下步骤：
(1)在顶升工作开始前，采用有限元分析，提取影响矩阵S，输入安全预警系统，设置预警值；
(2)实时采集钢梁顶升中的位移数据W；
(3)由安全预警系统根据σ＝WS计算得到实时应力；
(4)根据预警值判断是否在限值内，若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
进一步的，步骤(1)中：关注结构上n个部位，结构共有m个顶升点，则任意j部位在i顶升点发生单位顶升量时产生的应力值sij，影响矩阵S为：
Figure BDA0002010851360000021
进一步的，步骤(2)中：若m个顶升点的实时顶升量为w1,w2,…,wm，位移数据W为：
W＝[w1 w2 … wm]。
进一步的，步骤(2)中：位移数据由设置在钢梁下方的位移传感器采集，并实时传输至电脑系统。
进一步的，步骤(3)中：n个部位的实时应力值为σ1,σ2,…,σn，则应力矩阵σ定义为：
Figure BDA0002010851360000022
进一步的，步骤(4)中：当任意j部位的应力σj若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
工作时，钢梁由千斤顶进行顶升，相邻位置的位移传感器采集位移数据，并实时传输到计算机，计算实时应力，根据预警值判断是否在限值内，若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)对于多支点顶升情况，避免了传统以量值控制不能涵盖所有顶升误差组合的情况。
(2)相较于有限单元法，采用影响矩阵法可以显著提高计算效率。
(3)适用于各类桥梁顶升的情况，不需要根据桥型提出顶升量值限制指标，直接以结构安全性作为评判指标，更具有普遍适用性。
附图说明
图1为本发明的总体流程图；
图2为位移数据采集示意图。
图中标号所示：
1、钢梁，2、千斤顶，3、位移传感器，4、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，如图1所示，在顶升工作开展前，采用有限元分析，提取影响矩阵S，将影响矩阵输入安全预警系统，设置预警值；然后安装位移传感器，实时采集钢梁顶升中的位移数据W，由安全预警系统根据σ＝WS计算得到实时应力，并根据预警值判断是否在限值内，若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
关注结构上n个部位，结构共有m个顶升点，则任意j部位在i顶升点发生单位顶升量时产生的应力值sij，影响矩阵S定义为：
Figure BDA0002010851360000031
m个顶升点的实时顶升量为w1,w2,…,wm，则位移数据W定义为：
W＝[w1 w2 … wm]。
n个部位的实时应力值为σ1,σ2,…,σn，则应力矩阵σ定义为：
Figure BDA0002010851360000041
当任意j部位的应力σj若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
如图2所示，工作时，钢梁1由千斤顶2进行顶升，相邻位置的位移传感器3采集位移数据，并实时传输到计算机4，计算实时应力，根据预警值判断是否在限值内，若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在顶升工作开始前，采用有限元分析，提取影响矩阵S，输入安全预警系统，设置预警值；
(2)顶升时，实时采集钢梁顶升中的位移数据W；
(3)由安全预警系统根据σ＝WS计算得到实时应力；
(4)根据预警值判断计算得到的实时应力是否在限值之内，若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升；
步骤(1)中：关注结构上n个部位，该结构共有m个顶升点，其中任意j部位在i顶升点发生单位顶升量时产生的应力值sij，影响矩阵S为：
Figure FDA0002579642210000011
其中，n和m取正整数；
步骤(2)中：m个顶升点的实时顶升量分别为w1,w2,…,wm，位移数据W为：
W＝[w1 w2…wm]。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，其特征在于，步骤(2)中：位移数据由设置在钢梁(1)下方的位移传感器(3)采集，并实时传输至电脑系统。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，其特征在于，步骤(3)中：n个部位的实时应力值分别为σ1,σ2,…,σn，则应力矩阵σ为：
Figure FDA0002579642210000012
4.根据权利要求1所述的一种用于钢梁预顶升的结构安全快速预警方法，其特征在于，步骤(4)中：当任意j部位的应力σj若不在限值内则终止顶升、发布预警，若在限值内则继续顶升。
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