CN112710352B - 一种框架桥涵顶推过程的智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的框架桥涵顶推过程的智能监测系统包括D便梁，D便梁安装在既有铁路两侧，预制框架桥涵设置在D便梁一侧；360°棱镜设置在预制框架桥涵内侧顶角处，应变传感器分别设在预制框架桥涵内和D便梁上；应变传感器连接应变自动化数据采集仪，静力水准自动化数据采集仪连接静力水准仪，静力水准仪分别设置在D便梁底部；自动测试全站仪设在能观测到360°棱镜的位置；摄像头设置在预制框架桥涵后方。该智能监控系统既能兼顾指导框架桥涵顶推过程，又能有效监控现场施工与列车运行对既有线路的影响，数据展示全面，画面清晰且易分辨，适合推广。

Description

一种框架桥涵顶推过程的智能监测系统

技术领域

本发明属于框架桥涵顶推过程监控系统的技术领域，具体涉及一种在顶推过程中，框架桥涵高程、偏移、应力和图像的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，该智能监测系统能展示既有铁路线挠度与应力的变化。

背景技术

目前，框架桥涵顶推工艺在我国交通建设领域日益成熟，尤其在新建线路与既有线路的交叉工程应用广泛。在顶推过程中，框架桥涵形态参数包括高程差、偏移值以及应力应变等指标以及既有铁路线的挠度和应变参数的及时反馈是控制顶推工艺工程质量的关键因素。框架桥涵高程差和偏移值的测量系统通常有水准仪系统、激光发射系统、传感器系统以及全站仪系统等，其中全站仪系统因其功能齐全、精度高等优点，在顶推测量过程备受关注，基于全站仪系统的多种测量方法也逐渐被开发出来。然而，由于施工场地环境的复杂性，单靠某种测量方法通常无法做到全面兼顾。例如公布号CN 107421519 B提供的测量方法，虽然能够通过理论值与实时数据的对比进行顶推过程的监控，但这种方法更偏向于顶推线路与既有线路夹角为90°的情况，当夹角不等于90°时计算过程相对繁琐，此外四个顶板测点布置在顶板上部，容易受到站点高程的限制，可能导致测点的无法捕捉，且经过多次换点设站，很大程度上增加了测量时间和工作量。而公布号CN 104878701A的测量方法实现了监控过程的全智能识别和响应，但忽略了对框架桥涵前端的监测，测量结果存在一定的偏差，且需要配置两台激光全站仪，大大提高了测量成本，一般的工程项目难以承受。

此外，目前的监测方法大多集中于单种控制指标的测量，能实现框架桥涵形态参数和既有铁路变形参数综合呈现的智能监控系统尚未研发，难以为专家和技术人员评估顶推施工的健康安全提供及时、全面的数据，导致整体评估滞后且效果不佳，无法满足现代化监控的高要求。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种测量过程受施工过程干扰小、成本低、且能同时展示多种质量控制指标的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，具体方案如下：

框架桥涵顶推过程的智能监测系统，包括D便梁、预制框架桥涵、360°棱镜、应变传感器、应变自动化数据采集仪、静力水准仪、静力水准自动化数据采集仪、自动测试全站仪和摄像头；

所述D便梁安装在既有铁路两侧，预制框架桥涵设置在D便梁一侧；

所述360°棱镜设置在预制框架桥涵内侧顶角处，应变传感器分别设在D便梁底部和由有限元软件根据实际图纸和现场工况模拟确定的预制框架桥涵内；

所述应变传感器连接应变自动化数据采集仪，所述应变自动化数据采集仪分别设在预制框架桥涵侧板上和顶进开挖影响线外侧，静力水准自动化数据采集仪连接静力水准仪并设在应变自动化数据采集仪相邻处，所述静力水准仪分别设置在D便梁底部和顶进开挖影响线外侧；顶进开挖影响线分别位于沿顶进方向的预制框架桥涵两侧，预制框架桥涵中部下方设有顶推路线中线；

所述自动测试全站仪设在能观测到360°棱镜的位置，所述摄像头设置在预制框架桥涵后方。

进一步地，还包括PC机智能监测系统、视频摄像头模块、应变传感器模块、静力水准仪模块和全站仪系统模块，所述摄像头、应变自动化数据采集仪、静力水准自动化数据采集仪和自动测试全站仪分别连接PC机智能监测系统，PC机智能监测系统分别连接视频摄像头模块、应变传感器模块、静力水准仪模块和全站仪系统模块。

进一步地，所述360°棱镜用于监测预制框架桥涵坐标；所述自动测试全站仪设在D便梁另一侧与预制框架桥涵相对或当顶推采用边挖边顶的工序时，根据现场情况设在预制框架桥涵后方或设在便于测量且受施工影响较小的位置，用于测量360°棱镜的数值；所述应变传感器用于测量顶推过程中预制框架桥涵和D便梁的应变；所述应变自动化数据采集仪用于采集应变传感器2的数据；所述静力水准仪用于测试D便梁的挠度；所述静力水准自动化数据采集仪用于采集静力水准仪的数据；所述摄像头用于监控施工现场。

进一步地，所述静力水准仪通过电线并联连接静力水准自动化数据采集仪。

进一步地，所述有限元软件为有限差分软件FLAC3D或者ANSYS。

进一步地，以推顶方向为正方向，所述自动测试全站仪对预制框架桥涵内侧四个顶角分别编号为左后、左前、右前和右后，并对预制框架桥涵的左后、左前、右前、右后四个点进行初始化扫描，并依次记为左后₀(X_左后0,Y_左后0,Z_左后0)，左前₀(X_左前0,Y_左前0,Z_左前0)，右前₀(X_右前0,Y_右前0,Z_右前0)，右后₀(X_右后0,Y_右后0,Z_右后0)，对四个点对应的设计就位位置坐标分别记为左后_设(X_左后设,Y_左后设,Z_左后设)，左前_设(X_左前设,Y_左前设,Z_左前设)，右前_设(X_右前设,Y_右前设,Z_右前设)，右后_设(X_右后设,Y_右后设,Z_右后设)，建立空间三维坐标系，将左后_设和左前_设两点的X轴和Y轴坐标分别代入左线的顶推轴线方程Y₁＝aX+b，联立得到a和b的具体值；

式中，a表示由左后_设和左前_设两点确定的在XY平面内直线的斜率，b表示由左后_设和左前_设两点确定的在XY平面内直线的截距；

将右前_设和右后_设两点X轴和Y轴坐标分别代入右线的顶推轴线方程Y₂＝mX+n，联立得到m和n的具体值，

式中，m表示表示由右后_设和右前_设两点确定的在XY平面内直线的斜率，n表示表示由右后_设和右前_设两点确定的在XY平面内直线的截距。

进一步地，通过所述自动测试全站仪对左后、左前、右前、右后进行自动采集，记录第i次扫描时四个点对应坐标分别为左后_i(X_左后i,Y_左后i,Z_左后i)，左前_i(X_左前i,Y_左前i,Z_左前i)，右前_i(X_右前i,Y_右前i,Z_右前i)，右后_i(X_右后i,Y_右后i,Z_右后i)，计算出第i次扫描时框架桥涵的左后角距设计位置的距离，其计算公式为：

所述第i次扫描时框架桥涵的左前角、右前角和右后角距设计位置的距离计算公式与式(2-1)相同。

进一步地，所述自动测试全站仪第i次扫描时框架桥涵的左后角高差的计算公式为：

ΔZ_左后i＝Z_左后设-Z_左后i (2-2)

当△Z_左后i为正时，表示该测点向上抬头，当△Z_左后i为负时，表示该测点向下扎头，当△Z_左后i为0时，表示该测点高程与设计高程完全吻合；

所述第i次扫描时框架桥涵的左前角、右前角和右后角高差计算方法和评定与上式(2-2)相同。

进一步地，所述自动测试全站仪第i次扫描时框架桥涵左线和右线的偏移计算方法，包括如下步骤：

(1)将X_左后i、X_左前i分别代入Y₁＝aX+b，求得Y′_左后i和Y′_左前i；再将Y_左后i、Y_左前i分别代入Y₁＝aX+b，可求得X′_左后i、X′_左前i；

(2)步骤(1)中，若Y′_左后i＝Y_左后i，输出第i次扫描时框架桥涵左线后端没有偏移中线，否则第i次扫描时框架桥涵左线后端偏移量的计算公式为：

(3)按步骤(1)和(2)的计算公式计算出第i次扫描时框架桥涵左线前端偏移量；

(4)将X_右后i、X_右前i分别代入Y₂＝mX+n，求得Y′_右后i和Y′_右前i；，再将Y_右后i、Y_右前i分别代入Y₂＝mX+n，可求得X′_右后i、X′_右前I；

(5)步骤(4)中，若Y′_右后i＝Y_右后i，输出第i次扫描时框架桥涵右线后端没有偏移中线，否则第i次扫描时框架桥涵右线后端偏移量的计算公式为：

(6)按步骤(4)和(5)的计算公式计算出第i次扫描时框架桥涵右线前端偏移量。

本发明的优点

与现有监控系统相比，本发明的优势在于：

(1)通过将棱镜布置在框架桥涵顶板内侧的四角底部，防止了因顶推过程测点不通视导致的测量数据缺失，避免多次设站，大大减轻了测量工作量。

(2)框架桥涵顶推过程的高程差、顶推距离和偏移量参数仅需要一台自动测试全站仪，有效地降低了顶推施工的监测成本。

(3)框架桥涵高程差、顶推距离和偏移量仅通过简单的数学计算便可获取，计算原理简单，便于编程运用，而偏移方向的判定情况列举非常全面，能适用于框架桥涵所处的各种不同坐标状况。

(4)监测系统只需安装一次，便能实现长期、自动、连续、高频率地测试，能够清晰地识别不同施工状况对既有铁路线的影响，有利地指导了现场施工。

(5)本发明智能监控系统，展示多个部位的多种状态参数，既能兼顾指导框架桥涵的顶推过程，又能有效监控现场施工与列车运行对既有线路的影响，数据展示全面且实时，画面清晰且易分辨，值得广泛推广应用。

附图说明

图1为本发明的框架桥涵顶推过程的智能监测系统的结构示意图。

图2为图1的预制框架桥涵测点布置图。

图3为图1的D便梁测点布置图。

图4为图1的PC机智能监测系统整体效果图。

图5为图1的视频摄像头模块效果图。

图6为图1的应变传感器模块效果图。

图7为图1的静力水准仪模块效果图。

图8为图1的全站仪系统模块效果图。

图9为图1的工作原理图。

图中：

1：360°棱镜；2：应变传感器；3：应变自动化数据采集仪；4：静力水准自动化数据采集仪；5：静力水准仪；6：距框架桥涵竣工位置；7：D便梁；8：自动测试全站仪；9：预制框架桥梁；10：PC机；11：顶推路线中线；12：摄像头；13：顶进开挖影响线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地解释说明，需要注意的是，本具体实施例不用于限定本发明的权利范围。

如图1至图9所示，本实施例提供的一种框架桥涵顶推过程的智能监测系统，包括用于线路加固的D便梁7、预制框架桥涵9、用于监测框架桥涵9坐标的360°棱镜1、用于测量顶推过程预制框架桥涵9和D便梁7应变的应变传感器2、用于采集应变传感器2数据的应变自动化数据采集仪3、用于测量360°棱镜1数值的自动测试全站仪8、用于测试D便梁7挠度的静力水准仪5、用于采集静力水准仪5数据的静力水准自动化数据采集仪4、用于监控施工现场的摄像头12、PC机智能监测系统、用于接收、处理和呈现整个顶推施工过程数据的PC机10、视频摄像头模块、应变传感器模块、静力水准仪模块和用于监测顶推预制框架桥涵9高差值和偏移量的全站仪系统模块。

D便梁7设有四根，分别安装在两条既有铁路的内外两侧，通过与横梁组合对既有铁轨起到加固的作用。预制框架桥涵9设置在D便梁7一侧；

360°棱镜1设置有四个，分别安装在预制框架桥涵9内侧四个顶角处。

应变传感器2设有六个，其中四个具体位置由有限元软件根据实际图纸和现场工况模拟进行确定分别安装在预制框架桥涵9内的顶板、底板、左侧板和右侧板应变值最大位置上，安装方向沿顶进方向。优选地，有限元软件为有限差分软件FLAC3D或ANSYS。另外两个分别安装在D便梁7跨中外侧的底部，安装方向沿轨道方向。其具体位置由有限元软件根据实际图纸和现场工况模拟确定；

应变传感器2通过电线路连接应变自动化数据采集仪3，应变自动化数据采集仪3设置两台，其中一台安装在预制框架桥涵9侧板且接近底板1.5米处，用于接收顶推预制框架桥涵9的应变数据。另一台安装在顶进开挖影响线13外侧10m以上，用于接收D便梁7的应变数据。

静力水准自动化数据采集仪4设置一台，安装在顶进开挖影响线13外侧10m以上，且安装位置在接收D便梁7应变数据的应变自动化数据采集仪3的相邻处。静力水准自动化数据采集仪4连接静力水准仪5，静力水准仪5设置有三个，其中两个安装在D便梁跨中的底部，另一根安装在顶进开挖影响线13外侧50m以上为稳定的位置，安装前采用自动测试全站仪8或者其他设备对三个安装位置进行测量并高速，以保证三个静力水准仪5处于同一高程；

自动测试全站仪8根据现场情况设在D便梁7另一侧与预制框架桥涵9相对处，且在顶推路线中线11附近，距预制框架桥涵9竣工位置6的正面10米处，或者当顶推采用边挖边顶的工序时，自动测试全站仪8可根据现场情况设置在预制框架桥涵9的后面或者其他便于测量且受施工影响较小的位置，用于测量360°棱镜的数值。顶进开挖影响线13分别设在沿顶进方向的预制框架桥涵9两侧下方，预制框架桥涵9中部下方设有顶推路线中线11。

摄像头12设置一个，安装在预制框架桥涵9后方50m处，高度为预制框架桥涵高度9的二分之一，且基本处于顶推路线中线11上，以确保能观测到更完整的施工画面。

PC机10设置一台，安装在受顶推施工影响小的监控室内，且与静力水准自动化数据采集仪4处于顶推开挖影响线13的同一侧。

摄像头12、应变自动化数据采集仪3、静力水准自动化数据采集仪4和自动测试全站仪8分别连接PC机智能监测系统，PC机智能监测系统分别连接视频摄像头模块、应变传感器模块、静力水准仪模块和全站仪系统模块，PC机智能监测系统安装在PC机10内。

具体地，摄像头12通过无线传播方式将信号传输至PC机智能监测系统，PC机智能监测系统接收到的信号后呈现监控画面。摄像头12的名称、画面时间、方向等参数通过登录摄像头配制的IP地址进行修改。当需要多台摄像头12时，PC机智能监测系统能复制出多个对应的视频摄像头模块，以满足实际监控需要。

应变传感器2通过电线连接应变自动化数据采集仪3，应变自动化数据采集仪3通过网线连接PC机智能监测系统。通过PC机智能监测系统对每个应变传感器2进行命名、控制采集频率、接收和处理采集信号等操作。在本实施例中，应变传感器模块能复制多个，每个应变传感器模块对应一个应变自动化数据采集仪3。为了获取测试物体的应力数据，需要输入被测试物体的弹性模量，并利用公式：应力＝弹性模量×应变，将被测试物体的应变转化为应力数值。同时，监测前期需要采集并输入应变传感器2的初始应变，并与后续监测数据进行差值计算，以便获取应变传感器2的数据变化。

静力水准仪5通过电线路连接至静力水准自动化数据采集仪4，为了减小电线路用量和减少电线路缠绕问题，电线路可采用并联的连接方式。静力水准自动化数据采集仪4采用网线连接至PC机智能监测系统。同样地，通过PC机智能监测系统对每个静力水准仪5进行命名、控制采集频率、接收和处理采集信号等操作。在本发明中，静力水准仪模块同样能复制多个，每个静力水准仪模块对应一个静力水准自动化数据采集仪4。静力水准测试原理是将其中某个相对稳定的静力水准仪5作为基准点，某时段某测点挠度变化值＝基准点静力水准仪读数-该测点静力水准仪读数。为了消除初始安装时基准点与测点静力水准仪5高程的不一致，需要在监测前期采集基准点与各测点静力水准仪5的初始读数，并在后续的挠度变化值监测中，减去监测前期的基准点静力水准仪5读数与各测点静力水准仪5读数的初始差值。

自动测试全站仪8具备自动测试模块，具有自动跟踪、自动识别、自动照准和自动读数功能，在连接WIFI的情况下能将测试原始数据保存并传输至PC机，PC机智能监测系统能够自动读取并处理原始数据。

数据处理过程如下：

以顶推方向为正方向，对框架桥涵顶板内测左右线的前后共四个顶角进行编号：左后、左前、右前、右后。

自动测试全站仪设站完毕后，对预制框架桥涵的左后、左前、右前、右后四个点进行初始化扫描，并依次记为左后₀(X_左后0,Y_左后0,Z_左后0),左前₀(X_左前0,Y_左前0,Z_左前0)，右前₀(X_右前0,Y_右前0,Z_右前0),右后₀(X_右后0,Y_右后0,Z_右后0)，四个点对应的设计就位位置坐标分别记为左后_设(X_左后设,Y_左后设,Z_左后设),左前_设(X_左前设,Y_左前设,Z_左前设)，右前_设(X_右前设,Y_右前设,Z_右前设),右后_设(X_右后设,Y_右后设,Z_右后设)。

建立空间三维坐标系，将左后_设和左前_设两点的X轴和Y轴坐标分别代入左线的顶推轴线方程Y₁＝aX+b，联立得到a和b的具体值；

式中，a表示由左后_设和左前_设两点确定的在XY平面内直线的斜率，b表示由左后_设和左前_设两点确定的在XY平面内直线的截距；

将右前_设和右后_设两点X轴和Y轴坐标分别代入右线的顶推轴线方程Y₂＝mX+n，联立得到m和n的具体值；

式中，m表示表示由右后_设和右前_设两点确定的在XY平面内直线的斜率，n表示表示由右后_设和右前_设两点确定的在XY平面内直线的截距。数据采集：利用自动测试全站仪自动追踪功能，对左后、左前、右前、右后进行自动采集，记第i次扫描时四个点对应坐标分别为左后_i(X_左后i,Y_左后i,Z_左后i),左前_i(X_左前i,Y_左前i,Z_左前i)，右前_i(X_右前i,Y_右前i,Z_右前i),右后_i(X_右后i,Y_右后i,Z_右后i)

数据处理：

a)第i次扫描时框架桥涵左后角距设计位置的距离计算公式为：

第i次扫描时框架桥涵的左前角、右前角和右后角距设计位置的距离计算公式与式(2-1)相同。

b)第i次扫描时框架桥涵左后角高差计算公式为：

ΔZ_左后i＝Z_左后设-Z_左后i (2-2)

当△Z_左后i为正时，表示该测点向上“抬头”，当△Z_左后i为负时，表示该测点向下“扎头”，当△Z_左后i为0时，表示该测点高程与设计高程完全吻合。

第i次扫描时框架桥涵的左前角、右前角和右后角高差计算方法和评定与上式(2-2)相同。

c)第i次扫描时框架桥涵左线的偏移计算：

将X_左后i、X_左前i分别代入左线顶推轴线方程Y₁＝aX+b，可求得Y′_左后i、Y′_左前i，再将Y_左后i、Y_左前i分别代入Y₁＝aX+b，可求得X′_左后i、X′_左前i。

若Y′_左后i＝Y_左后i，输出第i次扫描时框架桥涵左线后端没有偏移中线，否则第i次扫描时框架桥涵左线后端偏移量为：

若Y_左前＜Y_左后且a＜0时，当Y′_左后i＜Y_左后i时，说明左线后端为向左偏，否则说明左线后端向右偏；

若Y_左前＞Y_左后且a＜0时，当Y′_左后i＜Y_左后i时，说明左线后端为向右偏，否则说明左线后端向左偏；

若Y_左前＜Y_左后且a＞0时，当Y′_左后i＜Y_左后i时，说明左线后端为向右偏，否则说明左线后端向左偏；

若Y_左前＞Y_左后且a＞0时，当Y′_左后i＜Y_左后i时，说明左线后端为向左偏，否则说明左线后端向右偏。

若左线的顶推轴线为X＝A(常数)且Y_左前＜Y_左后时，当A＜X′_左后i时，说明左线后端为向左偏，否则说明左线后端向右偏；

若左线的顶推轴线为X＝A(常数)且Y_左前＞Y_左后时，当A＜X′_左后i时，说明左线后端为向右偏，否则说明左线后端向左偏；

若左线的顶推轴线为Y＝A(常数)且X_左前＜X_左后时，当A＜Y′_左后i时，说明左线后端为向右偏，否则说明左线后端向左偏；

若左线的顶推轴线为Y＝A(常数)且X_左前＞X_左后时，当A＜Y′_左后i时，说明左线后端为向左偏，否则说明左线后端向右偏。

同理，第i次扫描时框架桥涵左线前端偏移量为：

若Y_左前＜Y_左后且a＜0时，当Y′_左前i＜Y_左前i时，说明左线前端为向左偏，否则说明左线前端向右偏；

若Y_左前＞Y_左后且a＜0时，当Y′_左前i＜Y_左前i时，说明左线前端为向右偏，否则说明左线前端向左偏；

若Y_左前＜Y_左后且a＞0时，当Y′_左前i＜Y_左前i时，说明左线前端为向右偏，否则说明左线前端向左偏；

若Y_左前＞Y_左后且a＞0时，当Y′_左前i＜Y_左前i时，说明左线前端为向左偏，否则说明左线前端向右偏。

若左线的顶推轴线为X＝A(常数)且Y_左前＜Y_左后时，当A＜X′_左后i时，说明左线前端为向左偏，否则说明左线前端向右偏；

若左线的顶推轴线为X＝A(常数)且Y_左前＞Y_左后时，当A＜X′_左后i时，说明左线后端为向右偏，否则说明左线前端向左偏；

若左线的顶推轴线为Y＝A(常数)且X_左前＜X_左后时，当A＜Y′_左后i时，说明左线前端为向右偏，否则说明左线前端向左偏；

若左线的顶推轴线为Y＝A(常数)且X_左前＞X_左后时，当A＜Y′_左后i时，说明左线前端为向左偏，否则说明左线前端向右偏。

第i次扫描时框架桥涵右线的偏移计算：

将X_右后i、X_右前i分别代入右线顶推轴线方程Y₂＝mX+n，可求得Y′_右后i、Y′_右前i，再将Y_右后i、Y_右前i分别代入Y₂＝mX+n，可求得X′_右后i、X′_右前i。

其余计算步骤与判定方法与左线的偏移量计算与判定方法一致。

Claims (7)

1.框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，包括D便梁、预制框架桥涵、360°棱镜、应变传感器、应变自动化数据采集仪、静力水准仪、静力水准自动化数据采集仪、自动测试全站仪和摄像头；所述D便梁安装在既有铁路两侧，预制框架桥涵设置在D便梁一侧；

所述360°棱镜设置在预制框架桥涵内侧顶角处，应变传感器分别设在D便梁底部和由有限元软件根据实际图纸和现场工况模拟确定的预制框架桥涵内；

所述应变传感器连接应变自动化数据采集仪，所述应变自动化数据采集仪分别设在预制框架桥涵侧板上和顶进开挖影响线外侧，静力水准自动化数据采集仪连接静力水准仪并设在应变自动化数据采集仪相邻处，所述静力水准仪分别设置在D便梁底部和顶进开挖影响线外侧；顶进开挖影响线分别位于沿顶进方向的预制框架桥涵两侧，预制框架桥涵中部下方设有顶推路线中线；

所述自动测试全站仪设在能观测到360°棱镜的位置，所述摄像头设置在预制框架桥涵后方；

以推顶方向为正方向，所述自动测试全站仪对预制框架桥涵内侧四个顶角分别编号为左后、左前、右前和右后，并对预制框架桥涵的左后、左前、右前、右后四个点进行初始化扫描，并依次记为左后₀(X_左后0,Y_左后0,Z_左后0)，左前₀(X_左前0,Y_左前0,Z_左前0)，右前₀(X_右前0,Y_右前0,Z_右前0)，右后₀(X_右后0,Y_右后0,Z_右后0)，对四个点对应的设计就位位置坐标分别记为左后_设(X _左后设,Y_左后设,Z_左后设)，左前_设(X_左前设,Y_左前设,Z_左前设)，右前_设(X_右前设,Y_右前设,Z_右前设)，右后_设(X_右后设,Y _右后设,Z_右后设)，建立空间三维坐标系，将左后_设和左前_设两点的X轴和Y轴坐标分别代入左线的顶推轴线方程Y₁＝aX+b，联立得到a和b的具体值；

式中，a表示由左后_设和左前_设两点确定的在XY平面内直线的斜率，b表示由左后_设和左前_设两点确定的在XY平面内直线的截距；

将右前_设和右后_设两点X轴和Y轴坐标分别代入右线的顶推轴线方程Y₂＝mX+n，联立得到m和n的具体值；

式中，m表示表示由右后_设和右前_设两点确定的在XY平面内直线的斜率，n表示表示由右后_设和右前_设两点确定的在XY平面内直线的截距；

通过所述自动测试全站仪对左后、左前、右前、右后进行自动采集，记录第i次扫描时四个点对应坐标分别为左后_i(X_左后i,Y_左后i,Z_左后i)，左前_i(X_左前i,Y_左前i,Z_左前i)，右前_i(X_右前i,Y _右前i,Z_右前i)，右后_i(X_右后i,Y_右后i,Z_右后i)，计算出第i次扫描时框架桥涵的左后角距设计位置的距离，其计算公式为：

所述第i次扫描时框架桥涵的左前角、右前角和右后角距设计位置的距离计算公式与式(2-1)相同。

2.根据权利要求1所述的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，还包括PC机智能监测系统、视频摄像头模块、应变传感器模块、静力水准仪模块和全站仪系统模块，所述摄像头、应变自动化数据采集仪、静力水准自动化数据采集仪和自动测试全站仪分别连接PC机智能监测系统，PC机智能监测系统分别连接视频摄像头模块、应变传感器模块、静力水准仪模块和全站仪系统模块。

3.根据权利要求1所述的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，所述360°棱镜用于监测预制框架桥涵坐标；所述自动测试全站仪设在D便梁另一侧与预制框架桥涵相对或当顶推采用边挖边顶的工序时，根据现场情况设在预制框架桥涵后方或设在便于测量且受施工影响较小的位置，用于测量360°棱镜的数值；所述应变传感器用于测量顶推过程中预制框架桥涵和D便梁的应变；所述应变自动化数据采集仪用于采集应变传感器（ 2） 的数据；所述静力水准仪用于测试D便梁的挠度；所述静力水准自动化数据采集仪用于采集静力水准仪的数据；所述摄像头用于监控施工现场。

4.根据权利要求1所述的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，所述静力水准仪通过电线并联连接静力水准自动化数据采集仪。

5.根据权利要求1所述的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，所述有限元软件为有限差分软件FLAC3D或者ANSYS。

6.根据权利要求1所述的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，所述自动测试全站仪第i次扫描时框架桥涵的左后角高差的计算公式为：

ΔZ_左后i＝Z_左后设-Z_左后i (2-2)

当△Z_左后i为正时，表示该测点向上抬头，当△Z_左后i为负时，表示该测点向下扎头，当△Z_左后i为0时，表示该测点高程与设计高程完全吻合；

所述第i次扫描时框架桥涵的左前角、右前角和右后角高差计算方法和评定与上式(2-2)相同。

7.根据权利要求1所述的框架桥涵顶推过程的智能监测系统，其特征在于，所述自动测试全站仪第i次扫描时框架桥涵左线和右线的偏移计算方法，包括如下步骤：

(1)将X_左后i、X_左前i分别代入Y₁＝aX+b，求得Y′_左后i和Y′_左前i，再将Y_左后i、Y_左前i分别代入Y₁＝aX+b，可求得X′_左后i、X′_左前i；

(2)步骤(1)中，若Y′_左后i＝Y_左后i，输出第i次扫描时框架桥涵左线后端没有偏移中线，否则第i次扫描时框架桥涵左线后端偏移量的计算公式为：

(3)按步骤(1)和(2)的计算公式计算出第i次扫描时框架桥涵左线前端偏移量；

(4)将X_右后i、X_右前i分别代入Y₂＝mX+n，求得Y′_右后i和Y′_右前i，再将Y_右后i、Y_右前i分别代入Y₂＝mX+n，可求得X′_右后i、X′_右前i；

(5)步骤(4)中，若Y′_右后i＝Y_右后i，输出第i次扫描时框架桥涵右线后端没有偏移中线，否则第i次扫描时框架桥涵右线后端偏移量的计算公式为：

(6)按步骤(4)和(5)的计算公式计算出第i次扫描时框架桥涵右线前端偏移量。

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