CN111335186A - 转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台 - Google Patents
转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111335186A CN111335186A CN202010147565.8A CN202010147565A CN111335186A CN 111335186 A CN111335186 A CN 111335186A CN 202010147565 A CN202010147565 A CN 202010147565A CN 111335186 A CN111335186 A CN 111335186A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- bridge
- monitoring
- construction
- early warning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 190
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 164
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 48
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 27
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 21
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 claims description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 9
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 9
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 9
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 241001139947 Mida Species 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
- E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
- E01D21/08—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges by rotational movement of the bridge or bridge sections
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Abstract
本发明属于桥梁安全监测技术领域,公开了一种转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台,对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示;通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值;给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,与仿真数据对比分析;求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。本发明实现施工工序的可视化,施工监测点、仿真数据、监测数据的查看。
Description
技术领域
本发明属于桥梁安全监测技术领域,尤其涉及一种转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台。
背景技术
桥梁安全监测分为施工期间与运营期间两种。施工阶段主要为在指定施工工况下,进行必要的现场监测工作,已验证设计参数的正确性和修正下一步施工方案。运营期间监测主要是针对列车荷载、自然环境等短期或长期作用而进行的定期监测,研判桥梁的服役期健康状态。转体桥施工技术愈发成熟,但现在针对转体桥梁这一特定的桥梁施工作业方法在施工期间的监测系统还有待开发。普通现场浇筑梁桥一般只开展沉降、线形、预应力筋张拉控制等必要的监测工作,并且是通过现场人员用纸、笔记录,后期再与纸质图纸数据进行对比,缺乏统一的数据上传及处理平台。现有技术方法下数据的采集量受时间与作业环境的限制,数据采集方式较为原始简单,同时记录的数据易丢失,需要委派专人录入形成电子文件进行保存。
现有浇普通箱形桥梁施工监测技术较为落后,监测方法原始简单,缺乏系统平台建设。针对转体桥梁这一特定的桥梁施工,还需在此传统监测基础上进行球铰处受力、转体转动等特殊监测。并利用全面先进监测平台统一管理。具体的缺陷总结如下:
(1)转体桥中转动球铰为结构的关键构件,其施工过程中安装精度要求高,施工期间球铰处受力变化大。相对常规箱梁桥,转体桥安全监测应该补充针对球铰施工安装、受力的安全监测工作。
(2)数据通过现场施工人员、测量人员的手动记录,易产生人为误差。纸质记录数据保存、传输易受损坏,数据对比不直观。若需要转为电子版保存还需要专人录入。尤其对比大批量采集数据,录入过程中的人为产生的数据错误不可控。
(3)缺乏科学、全面的安全监测预警平台,对于转体桥预警区域的位置判断不准确,各种监测数据反映预警信息危险程度认识不充分,相关责任人的整改方案、处理意见做不到可视化显示与实时追踪。
综上所述,现有技术存在的问题是:
(1)现有浇普通箱形桥梁施工监测技术存在数据通过现场施工人员、测量人员的手动记录,易产生人为误差。
(2)现有浇普通箱形桥梁施工监测技术存在对于转体桥预警区域的位置判断不准确,各种监测数据反映预警信息危险程度认识不充分。
解决上述技术问题的难度:
问题(1)的难度是现场施工人员个人素质需要进一步提高,对工作仔细认真程度需要时刻保持。手动记录方法简单,但是记录内容需要妥善保存,采用电子设备、智能储存的思想意识有待加强。
问题(2)的难度是研判桥梁安全转体需要通过多源信息,而不是某一单方面的信息。采用桥梁的传统监测方案,现场技术人员获得信息较少,掌握内容不充分,并且对于多源信息的采集及判断掌握的理论不足,需要辅助平台系统的信息说明,加深人员理解。
解决上述技术问题的意义:通过以上问题的解决,可以打造智能化的监测施工方法。将所有的监测信息以电子版的形式进行终端保持及云端上传,可以及时的进行查阅与反馈。同时,通过各种监测手段,掌握多源信息,对与转体桥梁施工阶段安全状态进行更好的研判。发现问题及时预警处理解决,保证施工安全。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台。
本发明是这样实现的,一种转体桥梁安全监测预警方法,所述转体桥梁安全监测预警方法包括以下步骤:
第一步,对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示;
第二步,通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值;
第三步,给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析;
第四步,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
第五步,通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
进一步,所述通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值具体包括:
(1)转体桥全桥梁段施工期间的受力与变形,利用Midas/Civil有限元软件,建立桥梁整体结构数值模型,计入实桥材料混凝土编号、钢绞线材料特性、施工和成桥后的支撑条件,以及各计算施工阶段,得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据;
(2)球铰钢结构受力与变形,利用ANSYS Workbench对球铰进行精细化建模;在不同施工工况下,提取当前阶段MIDAS计算的悬臂根部内力结果,设置为球铰模型中间支座梁段两端面的荷载;计算得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律;通过上、下球铰设置不同组摩擦系数,计算不同情况下球铰转体牵引力理论值;
(3)转体桥全桥施工过程中桥墩的沉降,采用FLAC3D建立桩-土模型,以不同施工阶段下承台及以上结构构件总重作为该模型的荷载条件,计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况;
(4)桥梁施工冬季施工期间混凝土内部温度统计,采用ABAQUS软件建立不同时期、不同截面的桥梁箱型梁段;将现场温度计采集的室外环境与内部洞室温度数据作为软件模拟边界条件,计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度。
进一步,所述给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析具体包括:
(1)在桥梁悬臂浇筑阶段,采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据;
(2)在转体桥成桥过程的特征截面埋设应变传感器,在桥梁各个施工阶段、各个工况下进行应变数据采集,通过公式计算出截面的内力值;
(3)在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器,埋设一组水平向与竖向传感器;
(4)在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点,在监测平面一周内打6个监测点,采集沉降数据;
(5)截面内埋设温度计,两个温度计之间水平距离不超过200mm,同时最外层温度计距内或外表面水平距离不应小于此处钢筋保护层厚度;
(6)在每个撑脚处均安装竖向位移计,位移计通过吸盘与钢撑脚竖向固定,指针指向滑道,转体过程中位移计跟随撑脚滑动;通过采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化,研判桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜;
(7)在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力。
进一步,所述求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距具体包括:
(1)将BIM模型、传感器模型一同导入安全预警云平台,通过空间定位的方法,将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位;
(2)将数值模拟数据及对应的现场监测数据导入云平台,与采集的传感器位置进行关联;同时将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中,实现模型监测点位置与现场照片对照参考;
(3)以横坐标为施工工况时间,纵坐标为测量值,生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形;对于主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据,进行实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较,取实测数据最大值与规范值对比;
(4)以横坐标为一天中不同时刻时间,纵坐标为温度测量值,生成箱型梁桥截面混凝土温度分布曲线;利用数据拟合方式进行幂指函数拟合,得到混凝土内部的温度梯度分布,得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件;
(5)以横坐标为转体过程中不同角度,纵坐标为竖向位移量,生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线;观察球铰相对位置处的竖向位移变化规律,判断上球铰及主梁是否有明显倾斜;
(6)通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较,与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
进一步,所述通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输具体包括:
(1)对于应力数据,将规范值数据的70%作为红色危险阈值,50-70%为橙色预警阈值,50%以下为绿色安全区间;将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色;
(2)对于预应力筋张拉力,以图纸中规定的张拉控制应力值作为标准值,达到该标准值时为100%不透明,其余拉应力值按与标准值的比例进行透明化显示;当张拉应力超过控制值时,预应力筋以红色危险显示;
(3)对于沉降数据,将规范值数据的70%作为红色危险阈值,50-70%为橙色预警阈值,50%以下为绿色安全区间;将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色;
(4)对于温度数据,当混凝土内部温度大于10℃时,以绿色显示,进行穿预应力筋及张拉后灌浆;当混凝土内部温度在5-10℃时,冬期施工橙色预警;当混凝土内部温度显示小于5℃时,预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示;
(5)对于牵引装置牵引力,以图纸规定的静、动摩擦系数计算出的牵引力理论解上下浮动15%为绿色安全区间;超过理论解15-30%为橙色预警,大于30%为牵引力红色预警;
(6)对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量,以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50%为预警阈值;在50-75%范围内为橙色预警,当大于75%时,撑停止转动。
进一步,所述转体桥梁安全监测预警方法还包括:
第一步,计算机模拟数据导出。针对Midas/Civil、ANSYS及Flac3D软件,通过命令流或菜单栏,进行输出位置单元与节点的拾取,以此确定数据选取位置。在利用各自软件的数据导出命令,输出“.txt”或者“.xls”的数据文档。
第二步,监测数据的导出。采用智能采集箱,通过与埋置的传感器连接,可自动采集得到数据。可联网将数据上传云端保存使用,也可以通过USB数据线与微型计算机相连,导出“.xls”格式数据。
第三步,采用MATLAB软件进行数据图像的获得。设置软件数据路径,建立子文件夹将以上不同的数据文档归类保存在该路径下。以沉降数据为例,将模拟、监测、规范中规定数据分别放下“沉降”子文件夹中,利用MATLAB中num=xlsread(filename)命令进行导入;采用plot(X,Y,LineSpec)命令进行图形的绘制。
第四步,数据特征值处理。数据处理与分析可以采用软件中菜单栏命令,也可采用自定义函数。常用的数理统计计算函数有:
1)max(x,dim):求最大元素;
2)min(x,dim):求最小元素;
3)mean(x,dim):求平均值;
4)std(x,flag):求标准差,flag为选择的标准差计算方式;
5)prod/cumsum(x,dim):求和/累计和
6)cov(x):求协方差阵;
7)cov(x,y):求相关阵。
以上dim表示维数。
第五步:数据分析。通过以上图像、数据可以判断数据是否存在异常情况:
1)若模拟与实测数据走势、趋势较一致,且数理统计特征没有异常突变现象,则证明模拟与实测结果拟合程度较高,数据真实有效,桥梁状态健康;
2)若模拟与实测数据走势、趋势不同,且数理统计特征有明显差别,首先针对模拟的计算机模型参数进行排查、调整,找出软件参数设置或程序计算问题。
3)根据现场施工作业,及时调试程序中参数,当调试至结果正确,同时符合规范中的限值,该模型可作为施工中各个步骤的参考指导,可进行后续的预警工作。
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质,所存储的计算机程序使电子设备执行包括下列步骤:
第一步,对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示;
第二步,通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值;
第三步,给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析;
第四步,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
第五步,通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
本发明的另一目的在于提供一种运行所述转体桥梁安全监测预警方法的转体桥梁安全监测预警系统,所述转体桥梁安全监测预警系统包括:
转体桥BIM模型模块,用于对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示;
虚拟仿真数据计算模块,用于通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值;
现场施工监测自动采集模块,用于给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析;
数据处理模块,用于求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
安全预警模块,用于通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
进一步,所述虚拟仿真数据计算模块包括:
变化规律数据获取单元,用于得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据;
主应力分布规律获取单元,用于得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律;同时,通过上、下球铰设置不同组摩擦系数,计算不同情况下球铰转体牵引力理论值;
竖向作用下荷载分布单元,用于计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况;
混凝土内部温度获取单元,用于计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度;
所述现场施工监测自动采集模块包括:
梁段浇筑数据采集单元,用于采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据;
截面内力值计算单元,用于计算截面的内力值;
传应力数据采集单元,用于在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器。
采集球铰处应力数据;
沉降数据采集单元,用于在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点,采集沉降数据;
截面温度获取单元,用于截面内埋设温度计,采集截面温度;
倾斜判断单元,用于在每个撑脚处均安装竖向位移计,采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化,判断桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜;
牵引力采集单元,用于在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力。
进一步,所述数据处理模块包括:
三维空间定位单元,用于将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位;
监测点对照单元,用于将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中,实现模型监测点位置与现场照片对照参考;
数据对比单元,用于以横坐标为施工工况时间,纵坐标为测量值,生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形;主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较,取实测数据最大值与规范值对比;
温度判断条件单元,用于利用数据拟合方式进行幂指函数拟合,得到混凝土内部的温度梯度分布,得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件;
竖向位移量计算单元,用于以横坐标为转体过程中不同角度,纵坐标为竖向位移量,生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线;
摩擦参数获取单元,用于通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较,与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
所述安全预警模块包括:
数据比对单元,用于将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色;
拉应力值比对单元,用于当张拉应力超过控制值时,预应力筋以红色危险显示;
沉降数据获取单元,用于获取沉降数据;
混凝土温度预警单元,用于当混凝土内部温度在5-10℃时,冬期施工橙色预警;当混凝土内部温度显示小于5℃时,预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示;
牵引路预警单元,用于对于牵引装置牵引力,超过理论解15-30%为橙色预警,大于30%为牵引力红色预警;
倾斜量预警单元,用于对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量,以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50%为预警阈值;在50-75%范围内为橙色预警,当大于75%时,撑脚与滑道已有接触的危险。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述转体桥梁安全监测预警系统的转体桥梁安全监测预警平台。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:本发明创建了一套基于BIM技术的转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质与预警平台。包括了转体桥BIM模型、虚拟仿真数据计算、现场施工监测自动采集、数据处理、安全预警5个部分,可实现转体桥可视化施工指导、施工多源信息集成处理、施工阶段桥梁安全预警工作。利用云平台技术,可以通过手机APP下发预警及整改通知。
本发明安全监测预警系统开展了球铰处应力监测工作。通过在下球铰下部埋设水平向与竖向的应力传感器,可以监测施工过程、转体过程中下球铰底面受力变化情况,及时判断桥梁墩帽处是否存在受力不均匀或者上部主梁倾斜情况。现场施工监测仪器均选用先进的电子仪器,可以完成采集、保存、上传至云端备份。
本发明将BIM模型与虚拟仿真、现场监测实现有机结合。对转体桥预应力筋张拉控制力、特征梁截面及球铰处应力、桥墩沉降、冬期预应力管道灌浆温度、转体牵引力、主梁倾斜度等监控要素进行全面科学考虑,并给出预警阈值控制指标,做到不同颜色区分危险程度。利用云平台可以将预警信号发给相关责任人,提高了项目整体的风险管控能力。
附图说明
图1是本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警系统的结构示意图;
图中:1、转体桥BIM模型模块;2、虚拟仿真数据计算模块;3、现场施工监测自动采集模块;4、数据处理模块;5、安全预警模块。
图3是本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警方法的实现流程图。
图4是本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警系统的架构图。
图5是本发明实施例提供的转体桥BIM模型模块的实现流程图。
图6是本发明实施例提供的虚拟仿真数据计算模块的实现流程图。
图7是本发明实施例提供的现场施工监测自动采集模块的实现流程图。
图8是本发明实施例提供的数据处理模块和安全预警模块的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台,下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警方法包括以下步骤:
S101:对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示。
S102:通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值。
S103:给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析。
S104:求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
S105:通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警方法模拟的数据可以在程序计算的后处理阶段通过选取适当的单元、节点导出。采集的数据通过采集仪器在终端保存、上传云端、下载导出并使用。可利用origin或MATLAB软件,进行两种导出数据生成的图形对比,在软件中通过使用绘图软件自带的函数程序、进行最大值、最小值、期望、均方差、协方差的计算,判断数据是否存在异常情况。若模拟与实测数据走势、趋势较一致,且数理统计特征没有异常突变现象,则证明模拟与实测结果拟合程度较高,数据真实有效,桥梁状态健康。若模拟与实测数据走势、趋势不同,且数理统计特征有明显差别。首先针对模拟的计算机模型参数进行排查、调整。然后针对现场监测的工序及步骤进行排查。找出问题。
如图2所示,本发明实施例提供的转体桥梁安全监测预警系统包括:
转体桥BIM模型模块1,用于对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示。
虚拟仿真数据计算模块2,用于通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值。
现场施工监测自动采集模块3,用于给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析。
数据处理模块4,用于求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
安全预警模块5,用于通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
在本发明的优选实施例中,虚拟仿真数据计算模块2包括:
变化规律数据获取单元,用于得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据。
主应力分布规律获取单元,用于得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律;同时,通过上、下球铰设置不同组摩擦系数,计算不同情况下球铰转体牵引力理论值。
竖向作用下荷载分布单元,用于计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况。
混凝土内部温度获取单元,用于计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度。
在本发明的优选实施例中,现场施工监测自动采集模块3包括:
梁段浇筑数据采集单元,用于采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据。
截面内力值计算单元,用于计算截面的内力值。
传应力数据采集单元,用于在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器。采集球铰处应力数据。
沉降数据采集单元,用于在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点,采集沉降数据。
截面温度获取单元,用于截面内埋设温度计,采集截面温度。
倾斜判断单元,用于在每个撑脚处均安装竖向位移计,采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化,判断桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜。
牵引力采集单元,用于在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力。
在本发明的优选实施例中,数据处理模块4包括:
三维空间定位单元,用于将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位。
监测点对照单元,用于将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中,实现模型监测点位置与现场照片对照参考。
数据对比单元,用于以横坐标为施工工况时间,纵坐标为测量值,生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形;主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较,取实测数据最大值与规范值对比。
温度判断条件单元,用于利用数据拟合方式进行幂指函数拟合,得到混凝土内部的温度梯度分布,得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件。
竖向位移量计算单元,用于以横坐标为转体过程中不同角度,纵坐标为竖向位移量,生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线。
摩擦参数获取单元,用于通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较,与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
在本发明的优选实施例中,安全预警模块5包括:
数据比对单元,用于将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色。
拉应力值比对单元,用于当张拉应力超过控制值时,预应力筋以红色危险显示。
沉降数据获取单元,用于获取沉降数据。
混凝土温度预警单元,用于当混凝土内部温度在5-10℃时,冬期施工橙色预警;当混凝土内部温度显示小于5℃时,预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示。
牵引路预警单元,用于对于牵引装置牵引力,超过理论解15-30%为橙色预警,大于30%为牵引力红色预警。
倾斜量预警单元,用于对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量,以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50%为预警阈值;在50-75%范围内为橙色预警,当大于75%时,撑脚与滑道已有接触的危险。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
如图5所示,转体桥BIM模型模块1,通过Autodesk公司旗下的REVIT软件,对转体桥梁的各个构件进行建模。采用公制常规模型样板,建立结构施工构件、球铰结构构件、场地临时设施等构件的“族”。在新建项目中通过标高与空间立面位置进行拼接。得到桥梁的BIM模型。此模型为安全预警平台的基础,能将拟建建筑进行可视化展示。模型的精度等级应考虑系统硬件处理能力、监测点位置的数量、项目的不同阶段综合考虑。一般建议安全监测预警系统的模型需要达到LOD300,即对于转体桥梁工程的总体信息、各个构件的尺寸、体积、空间位置、连接关系等具有准确性。转体桥的建模工作早于实际工期开始时间,并根据施工现场设计变更及时调整,以此对应实际的桥梁施工模型。
如图6所示,虚拟仿真数据计算模块2,虚拟仿真技术是通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值。针对转体桥这一特定的桥梁形式,需要通过不同软件,分别进行不同数据的仿真工作。具体包括以下几个部分:
(1)针对转体桥全桥梁段施工期间的受力与变形,利用Midas/Civil有限元软件,建立桥梁整体结构数值模型,计入实桥材料混凝土编号、钢绞线材料特性、施工和成桥后的支撑条件,以及各计算施工阶段,得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据。
(2)转体桥球铰是钢结构构件,由工厂加工成型,在施工现场进行装配。针对球铰钢结构受力与变形,可以单独提取球铰部分,利用ANSYS Workbench对球铰进行精细化建模。在不同施工工况下,提取当前阶段MIDAS计算的悬臂根部内力结果,设置为球铰模型中间支座梁段两端面的荷载。以此计算得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律。同时,通过上、下球铰设置不同组摩擦系数,计算不同情况下球铰转体牵引力理论值。
(3)针对转体桥全桥施工过程中桥墩的沉降,采用FLAC3D建立桩-土模型。以不同施工阶段下承台及以上结构构件总重作为该模型的荷载条件,计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况。
(4)针对桥梁施工冬季施工期间混凝土内部温度统计,采用ABAQUS软件建立不同时期、不同截面的桥梁箱型梁段。将现场温度计采集的室外环境与内部洞室温度数据作为软件模拟边界条件,计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度。
如图7所示,现场施工监测自动采集模块3,通过以上仿真计算,给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值。根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析。具体包括以下:
(1)在桥梁悬臂浇筑阶段,采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据。
(2)在转体桥成桥过程的特征截面(0号块根部、1/4截面、1/2截面、3/4截面、合拢段)埋设应变传感器,在桥梁各个施工阶段、各个工况下进行应变数据采集。通过公式计算出截面的内力值。
(3)在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器。因为球铰结构直径相对于墩帽平面较小,建议45°角埋设一组水平向与竖向传感器,以保证球铰处应力数据采集充分。监测采集周期参照(2)。
(4)在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点。为了进行整桥空间沉降分析,需在监测平面一周内打6个监测点,采集沉降数据,以此对桥梁产生各个方向倾斜做出准确判断。
(5)在进行温度研究的截面内埋设温度计。考虑到箱梁截面厚度不一,建议两个温度计之间水平距离不超过200mm,同时最外层温度计距内或外表面水平距离不应小于此处钢筋保护层厚度。
(6)转体准备工作期间,在每个撑脚处均安装竖向位移计。位移计通过吸盘与钢撑脚竖向固定,指针指向滑道,转体过程中位移计跟随撑脚滑动。通过采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化,来研判桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜。
(7)在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力。
如图8所示,数据处理模块4,包括:
(1)将BIM模型、传感器模型一同导入安全预警云平台,通过空间定位的方法,准确地将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位。
(2)将各项数值模拟数据及对应的现场监测数据导入云平台,与各个采集的传感器位置进行关联。同时将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中,可实现模型监测点位置与现场照片对照参考。
(3)以横坐标为施工工况时间,纵坐标为测量值,生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形。对于主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据,进行实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较,取实测数据最大值与规范值对比。
(4)以横坐标为一天中不同时刻时间,纵坐标为温度测量值,生成箱型梁桥截面混凝土温度分布曲线。利用数据拟合方式进行幂指函数拟合,得到混凝土内部的温度梯度分布,得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件。
(5)以横坐标为转体过程中不同角度,纵坐标为竖向位移量,生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线。观察球铰相对位置处的竖向位移变化规律,研判上球铰及主梁是否有明显倾斜。
(6)通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较,与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较,精确求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
如图8所示,安全预警模块5,通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时系统自动将危险信号传输到相关责任人,责任人进行整改完成后反馈给系统处理意见。具体各项指标控制如下:
(1)对于应力数据,参考《铁路桥涵设计规范》TB10002-2017要求,将规范值数据的70%作为红色危险阈值,50-70%为橙色预警阈值,50%以下为绿色安全区间。将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色。
(2)对于预应力筋张拉力,以图纸中规定的张拉控制应力值作为标准值。达到该标准值时为100%不透明,其余拉应力值按与标准值的比例进行透明化显示。当张拉应力超过控制值时,预应力筋以红色危险显示。
(3)对于沉降数据,同方法(1)。
(4)对于温度数据,参考《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002。当混凝土内部温度大于10℃时,以绿色显示,此时可以进行穿预应力筋及张拉后灌浆;当混凝土内部温度在5-10℃时,冬期施工橙色预警;当混凝土内部温度显示小于5℃时,预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示。因为入模温度低于5度,注入水泥的水化热可能停止反应,混凝土的强度将不会增加。同时由于水变成冰后体积增大引起的膨胀应力,可能使得留设的预应力管道受到破坏。
(5)对于牵引装置牵引力,以图纸规定的静、动摩擦系数计算出的牵引力理论解上下浮动15%为绿色安全区间。超过理论解15-30%为橙色预警,大于30%为牵引力红色预警。
(6)对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量,以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50%为预警阈值。在此期间内主梁转动平稳,呈绿色安全状态。在50-75%范围内为橙色预警,当大于75%时,撑脚与滑道已有接触的危险,此时主梁结构有较明显的倾斜,应该停止转动,及时纠偏。当主梁平稳后,再进行转体工作。
应当注意,本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现;软件部分可以存储在存储器中,由适当的指令执行系统,例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现,例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现,也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现,也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种转体桥梁安全监测预警方法,其特征在于,所述转体桥梁安全监测预警方法包括以下步骤:
第一步,对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示;
第二步,通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值;
第三步,给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析;
第四步,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
第五步,通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
2.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法,其特征在于,所述通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值具体包括:
(1)转体桥全桥梁段施工期间的受力与变形,利用Midas/Civil有限元软件,建立桥梁整体结构数值模型,计入实桥材料混凝土编号、钢绞线材料特性、施工和成桥后的支撑条件,以及各计算施工阶段,得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据;
(2)球铰钢结构受力与变形,利用ANSYS Workbench对球铰进行精细化建模;在不同施工工况下,提取当前阶段MIDAS计算的悬臂根部内力结果,设置为球铰模型中间支座梁段两端面的荷载;计算得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律;通过上、下球铰设置不同组摩擦系数,计算不同情况下球铰转体牵引力理论值;
(3)转体桥全桥施工过程中桥墩的沉降,采用FLAC3D建立桩-土模型,以不同施工阶段下承台及以上结构构件总重作为该模型的荷载条件,计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况;
(4)桥梁施工冬季施工期间混凝土内部温度统计,采用ABAQUS软件建立不同时期、不同截面的桥梁箱型梁段;将现场温度计采集的室外环境与内部洞室温度数据作为软件模拟边界条件,计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度。
3.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法,其特征在于,所述给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析具体包括:
(1)在桥梁悬臂浇筑阶段,采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据;
(2)在转体桥成桥过程的特征截面埋设应变传感器,在桥梁各个施工阶段、各个工况下进行应变数据采集,通过公式计算出截面的内力值;
(3)在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器,埋设一组水平向与竖向传感器;
(4)在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点,在监测平面一周内打6个监测点,采集沉降数据;
(5)截面内埋设温度计,两个温度计之间水平距离不超过200mm,同时最外层温度计距内或外表面水平距离不应小于此处钢筋保护层厚度;
(6)在每个撑脚处均安装竖向位移计,位移计通过吸盘与钢撑脚竖向固定,指针指向滑道,转体过程中位移计跟随撑脚滑动;通过采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化,研判桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜;
(7)在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力。
4.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法,其特征在于,所述求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距具体包括:
(1)将BIM模型、传感器模型一同导入安全预警云平台,通过空间定位的方法,将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位;
(2)将数值模拟数据及对应的现场监测数据导入云平台,与采集的传感器位置进行关联;同时将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中,实现模型监测点位置与现场照片对照参考;
(3)以横坐标为施工工况时间,纵坐标为测量值,生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形;对于主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据,进行实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较,取实测数据最大值与规范值对比;
(4)以横坐标为一天中不同时刻时间,纵坐标为温度测量值,生成箱型梁桥截面混凝土温度分布曲线;利用数据拟合方式进行幂指函数拟合,得到混凝土内部的温度梯度分布,得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件;
(5)以横坐标为转体过程中不同角度,纵坐标为竖向位移量,生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线;观察球铰相对位置处的竖向位移变化规律,判断上球铰及主梁是否有明显倾斜;
(6)通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较,与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
5.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法,其特征在于,所述通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输具体包括:
(1)对于应力数据,将规范值数据的70%作为红色危险阈值,50-70%为橙色预警阈值,50%以下为绿色安全区间;将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色;
(2)对于预应力筋张拉力,以图纸中规定的张拉控制应力值作为标准值,达到该标准值时为100%不透明,其余拉应力值按与标准值的比例进行透明化显示;当张拉应力超过控制值时,预应力筋以红色危险显示;
(3)对于沉降数据,将规范值数据的70%作为红色危险阈值,50-70%为橙色预警阈值,50%以下为绿色安全区间;将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色;
(4)对于温度数据,当混凝土内部温度大于10℃时,以绿色显示,进行穿预应力筋及张拉后灌浆;当混凝土内部温度在5-10℃时,冬期施工橙色预警;当混凝土内部温度显示小于5℃时,预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示;
(5)对于牵引装置牵引力,以图纸规定的静、动摩擦系数计算出的牵引力理论解上下浮动15%为绿色安全区间;超过理论解15-30%为橙色预警,大于30%为牵引力红色预警;
(6)对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量,以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50%为预警阈值;在50-75%范围内为橙色预警,当大于75%时,撑停止转动。
6.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法,其特征在于,所述转体桥梁安全监测预警方法还包括:模拟的数据在程序计算的后处理阶段通过选取适当的单元、节点导出;采集的数据通过采集仪器在终端保存、上传云端、下载导出并使用。可利用origin或MATLAB软件,进行两种导出数据生成的图形对比,在软件中通过使用绘图软件自带的函数程序、进行最大值、最小值、期望、均方差、协方差的计算,判断数据是否存在异常情况;若模拟与实测数据走势、趋势较一致,且数理统计特征没有异常突变现象,则证明模拟与实测结果拟合程度较高,数据真实有效,桥梁状态健康;若模拟与实测数据走势、趋势不同,且数理统计特征有明显差别,首先针对模拟的计算机模型参数进行排查、调整,然后针对现场监测的工序及步骤进行排查,找出问题。
7.一种接收用户输入程序存储介质,其特征在于,所存储的计算机程序使电子设备执行包括下列步骤:
第一步,计算机模拟数据导出,针对Midas/Civil、ANSYS及Flac3D软件,通过命令流或菜单栏,进行输出位置单元与节点的拾取,确定数据选取位置;在利用各自软件的数据导出命令,输出“.txt”或者“.xls”的数据文档;
第二步,监测数据的导出,采用智能采集箱,通过与埋置的传感器连接,可自动采集得到数据;联网将数据上传云端保存使用,通过USB数据线与微型计算机相连,导出“.xls”格式数据;
第三步,采用MATLAB软件进行数据图像的获得,设置软件数据路径,建立子文件夹将以上不同的数据文档归类保存在该路径下;以沉降数据为例,将模拟、监测、规范中规定数据分别放下沉降子文件夹中,利用MATLAB中num=xlsread(filename)命令进行导入;采用plot(X,Y,LineSpec)命令进行图形的绘制;
第四步,数据特征值处理。数据处理与分析可以采用软件中菜单栏命令,也可采用自定义函数,常用的数理统计计算函数有:
1)max(x,dim):求最大元素;
2)min(x,dim):求最小元素;
3)mean(x,dim):求平均值;
4)std(x,flag):求标准差,flag为选择的标准差计算方式;
5)prod/cumsum(x,dim):求和/累计和;
6)cov(x):求协方差阵;
7)cov(x,y):求相关阵;
以上dim表示维数;
第五步:数据分析,通过以上图像、数据可以判断数据是否存在异常情况:
1)若模拟与实测数据走势、趋势较一致,且数理统计特征没有异常突变现象,则证明模拟与实测结果拟合程度较高,数据真实有效,桥梁状态健康;
2)若模拟与实测数据走势、趋势不同,且数理统计特征有明显差别,首先针对模拟的计算机模型参数进行排查、调整,找出软件参数设置或程序计算问题;
3)根据现场施工作业,及时调试程序中参数,当调试至结果正确,同时符合规范中的限值,该模型可作为施工中各个步骤的参考指导,进行后续的预警工作。
8.一种运行权利要求1~6任意一项所述转体桥梁安全监测预警方法的转体桥梁安全监测预警系统,其特征在于,所述转体桥梁安全监测预警系统包括:
转体桥BIM模型模块,用于对转体桥梁的各个构件进行建模,将拟建建筑进行可视化展示;
虚拟仿真数据计算模块,用于通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况,并进行全桥的施工期间状态分析,给出施工监测数据的理论参考值;
现场施工监测自动采集模块,用于给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值,根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点,开展对施工期间监测工作,并与仿真数据进行对比分析;
数据处理模块,用于求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
安全预警模块,用于通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示,同时自动将危险信号传输。
9.如权利要求8所述的转体桥梁安全监测预警系统,其特征在于,所述虚拟仿真数据计算模块包括:
变化规律数据获取单元,用于得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据;
主应力分布规律获取单元,用于得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律;同时,通过上、下球铰设置不同组摩擦系数,计算不同情况下球铰转体牵引力理论值;
竖向作用下荷载分布单元,用于计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况;
混凝土内部温度获取单元,用于计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度;
所述现场施工监测自动采集模块包括:
梁段浇筑数据采集单元,用于采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据;
截面内力值计算单元,用于计算截面的内力值;
传应力数据采集单元,用于在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器,采集球铰处应力数据;
沉降数据采集单元,用于在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点,采集沉降数据;
截面温度获取单元,用于截面内埋设温度计,采集截面温度;
倾斜判断单元,用于在每个撑脚处均安装竖向位移计,采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化,判断桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜;
牵引力采集单元,用于在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力;
所述数据处理模块包括:
三维空间定位单元,用于将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位;
监测点对照单元,用于将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中,实现模型监测点位置与现场照片对照参考;
数据对比单元,用于以横坐标为施工工况时间,纵坐标为测量值,生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形;主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较,取实测数据最大值与规范值对比;
温度判断条件单元,用于利用数据拟合方式进行幂指函数拟合,得到混凝土内部的温度梯度分布,得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件;
竖向位移量计算单元,用于以横坐标为转体过程中不同角度,纵坐标为竖向位移量,生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线;
摩擦参数获取单元,用于通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较,与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较,求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距;
所述安全预警模块包括:
数据比对单元,用于将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对,使应力传感器显示出不同颜色;
拉应力值比对单元,用于当张拉应力超过控制值时,预应力筋以红色危险显示;
沉降数据获取单元,用于获取沉降数据;
混凝土温度预警单元,用于当混凝土内部温度在5-10℃时,冬期施工橙色预警;当混凝土内部温度显示小于5℃时,预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示;
牵引路预警单元,用于对于牵引装置牵引力,超过理论解15-30%为橙色预警,大于30%为牵引力红色预警;
倾斜量预警单元,用于对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量,以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50%为预警阈值;在50-75%范围内为橙色预警,当大于75%时,撑脚与滑道已有接触的危险。
10.一种搭载权利要求8所述转体桥梁安全监测预警系统的转体桥梁安全监测预警平台。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010147565.8A CN111335186A (zh) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | 转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010147565.8A CN111335186A (zh) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | 转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111335186A true CN111335186A (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=71178100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010147565.8A Pending CN111335186A (zh) | 2020-03-05 | 2020-03-05 | 转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111335186A (zh) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111796866A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-20 | 成都理工大学 | 基于Revit二次开发结合Ansys命令流获取框架结构信息的方法 |
CN112176866A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-05 | 中铁九局集团第七工程有限公司 | 一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统及方法 |
CN113202190A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-03 | 上海建工集团股份有限公司 | 基于构件原始状态的空间缆索结构施工控制方法 |
CN113326559A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-08-31 | 广东昊迪工程项目咨询有限公司 | 一种市政桥梁工程施工监理方法及其系统 |
CN113486417A (zh) * | 2021-05-29 | 2021-10-08 | 中铁建工集团有限公司 | 一种控制主塔和钢梁施工仿真系统 |
CN113591187A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 珠海市交通勘察设计院有限公司 | 基于bim实景模型的道路桥梁设计方法及其系统 |
CN113984418A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-28 | 北京工业大学 | 一种桥梁转体过程振动监测与安全预警方法 |
CN114563809A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-31 | 四川交大工程检测咨询有限公司 | 基于gnss的桥梁转体姿态实时监测方法及系统 |
CN114757373A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-15 | 保银信科信息技术(湖北)有限公司 | 一种基于数字模型分析的桥梁监测分析方法、设备及计算机存储介质 |
CN115062396A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-16 | 中铁北京工程局集团(天津)工程有限公司 | 系杆拱连续梁吊杆高精度远程控制系统和方法 |
CN115235420A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-25 | 日照职业技术学院 | 一种建筑施工支撑架结构形变监测方法及系统 |
CN116703127A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-09-05 | 山东青建智慧建筑科技有限公司 | 一种基于bim的建筑施工监管方法及系统 |
CN116991108A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 四川公路桥梁建设集团有限公司 | 一种架桥机智慧管控方法、系统、装置及存储介质 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101051334A (zh) * | 2006-04-06 | 2007-10-10 | 香港理工大学 | 结构健康监测和信息管理系统及其方法 |
US20100042377A1 (en) * | 2008-08-13 | 2010-02-18 | Seroussi Jonathan | Device, system, and method of computer aided design (cad) |
CN106227162A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-12-14 | 上海交通大学 | 一种基于bim的桥梁安全监测系统和方法 |
CN107818198A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-20 | 中建三局基础设施工程有限公司 | 一种基于bim技术的桥梁工程管理平台 |
CN108106663A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 云南航天工程物探检测股份有限公司 | 在线可视化创建和管理桥梁监测平台 |
JP2019094620A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社ネクスコ東日本エンジニアリング | 橋梁点検支援装置、橋梁点検支援方法、プログラム、モバイル端末装置 |
CN110008591A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-12 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种基于bim的连续刚构桥施工管理控制方法 |
CN110096814A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-06 | 广西路桥工程集团有限公司 | 一种基于bim模型的数字化桥梁施工系统 |
CN110263461A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-20 | 江苏工程职业技术学院 | 一种基于bim的桥梁安全监测预警系统 |
CN110263460A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-20 | 江苏工程职业技术学院 | 一种基于bim的装配式4d模拟施工安全监测系统 |
CN110570329A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-13 | 四川智通路桥工程技术有限责任公司 | 一种桥梁施工全过程控制及可视化预警系统 |
CN110781550A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-11 | 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 | 将桥梁结构计算信息转换和优化为bim信息流的方法 |
CN110807571A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-02-18 | 同济大学 | 基于3d激光传感与BIM结合的建筑工程质量控制系统 |
-
2020
- 2020-03-05 CN CN202010147565.8A patent/CN111335186A/zh active Pending
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101051334A (zh) * | 2006-04-06 | 2007-10-10 | 香港理工大学 | 结构健康监测和信息管理系统及其方法 |
US20100042377A1 (en) * | 2008-08-13 | 2010-02-18 | Seroussi Jonathan | Device, system, and method of computer aided design (cad) |
CN106227162A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-12-14 | 上海交通大学 | 一种基于bim的桥梁安全监测系统和方法 |
CN107818198A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-03-20 | 中建三局基础设施工程有限公司 | 一种基于bim技术的桥梁工程管理平台 |
JP2019094620A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社ネクスコ東日本エンジニアリング | 橋梁点検支援装置、橋梁点検支援方法、プログラム、モバイル端末装置 |
CN108106663A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 云南航天工程物探检测股份有限公司 | 在线可视化创建和管理桥梁监测平台 |
CN110008591A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-12 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种基于bim的连续刚构桥施工管理控制方法 |
CN110096814A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-08-06 | 广西路桥工程集团有限公司 | 一种基于bim模型的数字化桥梁施工系统 |
CN110263461A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-20 | 江苏工程职业技术学院 | 一种基于bim的桥梁安全监测预警系统 |
CN110263460A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-20 | 江苏工程职业技术学院 | 一种基于bim的装配式4d模拟施工安全监测系统 |
CN110570329A (zh) * | 2019-09-04 | 2019-12-13 | 四川智通路桥工程技术有限责任公司 | 一种桥梁施工全过程控制及可视化预警系统 |
CN110807571A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-02-18 | 同济大学 | 基于3d激光传感与BIM结合的建筑工程质量控制系统 |
CN110781550A (zh) * | 2019-11-11 | 2020-02-11 | 上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司 | 将桥梁结构计算信息转换和优化为bim信息流的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张拥军: "《崇礼铁路赵川特大桥BIM与虚拟仿真技术工程应用》", 31 October 2019, 中国建筑工业出版社 * |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111796866B (zh) * | 2020-07-08 | 2021-10-08 | 成都理工大学 | 基于Revit二次开发结合Ansys命令流获取框架结构信息的方法 |
CN111796866A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-20 | 成都理工大学 | 基于Revit二次开发结合Ansys命令流获取框架结构信息的方法 |
CN112176866A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-05 | 中铁九局集团第七工程有限公司 | 一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统及方法 |
CN113202190A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-08-03 | 上海建工集团股份有限公司 | 基于构件原始状态的空间缆索结构施工控制方法 |
CN113486417A (zh) * | 2021-05-29 | 2021-10-08 | 中铁建工集团有限公司 | 一种控制主塔和钢梁施工仿真系统 |
CN113486417B (zh) * | 2021-05-29 | 2024-01-19 | 中铁建工集团有限公司 | 一种控制主塔和钢梁施工仿真系统 |
CN113326559A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-08-31 | 广东昊迪工程项目咨询有限公司 | 一种市政桥梁工程施工监理方法及其系统 |
CN113591187B (zh) * | 2021-07-21 | 2024-04-09 | 珠海市交通勘察设计院有限公司 | 基于bim实景模型的道路桥梁设计方法及其系统 |
CN113591187A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-02 | 珠海市交通勘察设计院有限公司 | 基于bim实景模型的道路桥梁设计方法及其系统 |
CN113984418A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-28 | 北京工业大学 | 一种桥梁转体过程振动监测与安全预警方法 |
CN113984418B (zh) * | 2021-10-12 | 2023-12-19 | 北京工业大学 | 一种桥梁转体过程振动监测与安全预警方法 |
CN114563809A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-31 | 四川交大工程检测咨询有限公司 | 基于gnss的桥梁转体姿态实时监测方法及系统 |
CN114563809B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-09-20 | 四川交大工程检测咨询有限公司 | 基于gnss的桥梁转体姿态实时监测方法及系统 |
CN114757373B (zh) * | 2022-04-07 | 2023-01-03 | 中咨数据有限公司 | 一种基于数字模型分析的桥梁监测分析方法、设备及计算机存储介质 |
CN114757373A (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-15 | 保银信科信息技术(湖北)有限公司 | 一种基于数字模型分析的桥梁监测分析方法、设备及计算机存储介质 |
CN115235420A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-25 | 日照职业技术学院 | 一种建筑施工支撑架结构形变监测方法及系统 |
CN115062396A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-16 | 中铁北京工程局集团(天津)工程有限公司 | 系杆拱连续梁吊杆高精度远程控制系统和方法 |
CN116703127A (zh) * | 2023-08-03 | 2023-09-05 | 山东青建智慧建筑科技有限公司 | 一种基于bim的建筑施工监管方法及系统 |
CN116703127B (zh) * | 2023-08-03 | 2024-05-14 | 山东青建智慧建筑科技有限公司 | 一种基于bim的建筑施工监管方法及系统 |
CN116991108B (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-12 | 四川公路桥梁建设集团有限公司 | 一种架桥机智慧管控方法、系统、装置及存储介质 |
CN116991108A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 四川公路桥梁建设集团有限公司 | 一种架桥机智慧管控方法、系统、装置及存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111335186A (zh) | 转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台 | |
Liu et al. | Study on real-time construction quality monitoring of storehouse surfaces for RCC dams | |
CN111429575B (zh) | 一种三维可视化监测方法、系统、设备和存储介质 | |
CN105547364B (zh) | 路基内部监测的拼接型分布式光纤传感系统 | |
CN108385691A (zh) | 集成北斗高精度定位系统的基坑监测、预警和施工管理d-bim平台 | |
CN109708688A (zh) | 一种历史文化建筑安全监测与预警系统及方法 | |
CN108548522B (zh) | 铁轨沉降监测装置及铁轨沉降监测方法 | |
CN110360984B (zh) | 一种地表沉降的大范围分布式监测系统及方法 | |
CN113472851A (zh) | 一种沉管隧道云端自动化监控管理系统 | |
Andersen | Structural health monitoring systems | |
CN102922601A (zh) | 一种桥梁预应力张拉控制及反馈方法 | |
CN112878333A (zh) | 一种集监测预警一体化的智能支护系统及方法 | |
CN113236260A (zh) | 一种全方位盾构下穿既有地铁车站施工监测方法 | |
Ren et al. | Deformation monitoring and remote analysis of ultra-deep underground space excavation | |
JP2020143999A (ja) | 鋼管柱劣化予測システム | |
CN117521197A (zh) | 一种基于gnss和bim的桥梁转体实时监测预警系统及方法 | |
CN210154571U (zh) | 一种地表沉降的大范围分布式监测系统 | |
CN112082495A (zh) | 一种综合管廊的形变监测系统及方法 | |
CN111507015A (zh) | 一种在役边坡技术状况评价方法 | |
CN206638272U (zh) | 一种水库大坝监测系统 | |
CN114777848A (zh) | 一种边坡开挖作业安全状态监测预警方法 | |
CN113338255B (zh) | 一种寒区铁路路桥过渡段服役性能智能预警系统 | |
CN114894407A (zh) | 一种托换施工监测方法及监测系统 | |
CN115615407A (zh) | 一种基于三维激光扫描的实体结构物质量检测方法 | |
CN113888043A (zh) | 一种梁式桥主梁病害全周期可视化管理分析系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200626 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |