CN113447067A - 钢混结合段的施工监控系统监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢混结合段的施工监控系统监测方法，首先通过安装在钢混结合段上的温度检测和应变检测元件实时在线检测钢混结合段在施工过程及运营期间的温度及应力数据变化的传感器模块；然后，每隔10分钟数据采集模块采集温度和应力变化情况；最终，数据采集模块采集温度和应力变化情况由数据传输模块通过4G路由器将数据传输到云平台，经过土木工程智慧监测云网平台处理后呈现出直观的应力及温度折线图及表格数据。本发明不仅测量简便、快捷、安全、而且测量数据有效可靠，经济技术效益突出，能够实现数据的连续测量。
Description
技术领域
本发明属于桥梁监测技术领域，尤其涉及一种钢混结合段的施工监控系统监测方法。
背景技术
对于超长联连拱桥，采用钢结构可以有效地减轻自重，从而减少各孔跨恒载累计至各边墩的不平衡推力，因此桥墩部分的设计施工不容忽视。为了抵抗各孔自重及超长联温度力累计引起的拱脚不平衡推力，将各钢箱拱脚和混凝土墩固接形成钢混结合段。
钢混结合段是保证力的传递、刚度的过渡及主梁-桥墩连续性的关键部位。钢混结合段构造复杂，尤其在角隅处易发生刚度突变、应力集中和疲劳损伤等现象，并且钢混组合段影响其局部受力因素繁多，如混凝土浇筑及养护、钢混的连接方式、混凝土的收缩及徐变等都会影响到钢混组合处的受力。另外大体积混凝土结构断面尺寸较大、散热比较困难，在浇筑过程当中，由于水泥的水化热，混凝土内部温度急剧上升，引起混凝土内外温差过大，这种温差作用引起过大的温度梯度应力，导致混凝土的早期开裂，从而降低混凝土的强度和耐久性。因此，加强对施工及运营期间的钢混结合段健康监测与诊断措施十分必要。
通过施工监测与控制的有效结合，控制钢混结合段的应力，尽可能使他接近或者达到设计预期值，保证钢混结合段控制截面的应力值在整个施工过程中处于安全范围内，确保该阶段的施工安全与正常运营。
为了方便运营管理，及时监测桥梁健康安全，计划设置健康监测系统一套，在拱脚钢混结合段集中设置应变检测元件与温度检测元件，监测施工和运营期的拱脚应力变化情况和温度变化情况，及时提供结构安全预警，并对桥型的设计思路和计算结果提供相应的验证。
传统的数据采集方法多是人工使用便携式数据采集仪去现场进行采集，该方法操作方便，可靠性高，也适合大多数施工现场的环境。但是使用传统方法难以实现数据的实施连续采集；需要多种数据采集仪器且无法集中使用；人工投入大，受环境、天气、时间等制约较大；某些特殊施工阶段人工采集数据困难且容易发生危险，而且无法保证成桥后长时间的监控；
本发明提供了一种钢混结合段的施工监测系统，不仅测量简便、快捷、安全、而且测量数据有效可靠，经济技术效益突出，能够实现数据的连续测量；通过太阳能电池板和蓄电池的安装，可以保证成桥后多年的监控。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种测量简便、快捷、安全、而且测量数据有效可靠，经济技术效益突出的钢混结合段的施工监控系统监测方法。
本发明是这样实现的，一种钢混结合段的施工监控系统监测方法，其特征在于：首先通过安装在钢混结合段上的温度检测和应变检测元件实时在线检测钢混结合段1在施工过程及运营期间的温度及应力数据变化的传感器模块；构成传感器模块的温度检测元件用于监测钢混结合段结构温度场变化的温度检测元件，温度检测元件在检测区分布在15个监测点位上，分布在15个检测点位上的每个温度检测元件均采用顺桥向水平布置；在测试区选择在钢混结合段混凝土浇筑体平面对称轴线，每条半轴线等间距布置3个温度检测元件，每层共5 个温度检测元件，共分3层；构成传感器模块的应变检测元件用于检测钢混结合段应力变形量，上述应变检测元件分布在钢混结合段主墩的一侧面，在该侧面设有4个主墩应变检测元件，其中2个竖向应变检测元件测量由钢混结合段的拱脚产生的压应力；另外2个应变检测元件纵桥向水平布置，测量主墩两侧不平衡水平力所造成的劈裂力；然后，每隔10分钟数据采集模块采集温度和应力变化情况；最终，数据采集模块采集温度和应力变化情况由数据传输模块通过4G路由器将数据传输到云平台，经过土木工程智慧监测云网平台处理后呈现出直观的应力及温度折线图及表格数据。
本发明具有的优点和技术效果：与现有技术相比较，本专利具有如下的优点：本发明专利通过设置一套完整的监控系统突破了以往应力监测的不及时性、间断性、以及受环境等因素影响的特点。本发明通过对温度、应力等多方面的监控，全方位的监测了钢混结合段的变形和受力情况。本发明通过合理的温度及应变测点的布设，高效率，完整的采集到钢混结合段的温度及应变的变化情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的钢混结合段示意图；
图2是本发明实施例提供的钢混结合段温度检测元件布置主视图；
图3是本发明实施例提供的钢混结合段温度检测元件布置俯视图；
图4是本发明实施例提供的钢混结合段应变检测元件布置主视图；
图5是本发明实施例提供的钢混结合段应变检测元件布置俯视图；
图6是本发明实例提供的钢混结合段检测系统示意图；
图7是本发明实例提供的某通道初始温度实时数值(温度某测点)；
图8是本发明实例提供的某通道初始应变实时数值；
图9是本发明实例提供的某通道应变变化值；
图10是本发明实例提供的某通道温度变化值。
1、钢混结合段；1-1、拱脚；2、主控箱；2-1、温度检测元件；2-2、应变检测元件；3、太阳能板；4、蓄电池。
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。
钢混结合处混凝土具有混凝土数量多、工程条件复杂和施工技术要求高的特点，在设计和施工中必须满足强度、刚度、整体性和耐久性的要求外，还必须控制温度变形裂缝的扩展。一旦温度应力超过混凝土所能承受的抗拉强度，就会产生裂缝。同时，应变检测可以清楚的测得承压板下混凝土应变、应力，以及钢混结合面的协同变形和受力情况。下面结合图1至图10进行详细说明。
一种钢混结合段的施工监控系统监测方法，首先通过安装在钢混结合段上的温度检测和应变检测元件实时在线检测钢混结合段1在施工过程及运营期间的温度及应力数据变化的传感器模块；构成传感器模块的温度检测元件用于监测钢混结合段结构温度场变化的温度检测元件，温度检测元件在检测区分布在 15个监测点位上，分布在15个检测点位上的每个温度检测元件均采用顺桥向水平布置；在测试区选择在钢混结合段混凝土浇筑体平面水平和竖直轴线上，每条半轴线等间距布置3个温度检测元件，每层共5个温度检测元件，共分3层；构成传感器模块的应变检测元件用于检测钢混结合段应力变形量，上述应变检测元件分布在钢混结合段主墩的一侧面，在该侧面设有4个主墩应变检测元件，其中2个竖向应变检测元件测量由钢混结合段的拱脚产生的压应力；另外2个应变检测元件纵桥向水平布置，测量主墩两侧不平衡水平力所造成的劈裂力；然后，每隔10分钟数据采集模块4采集温度和应力变化情况；最终，数据采集模块采集温度和应力变化情况由数据传输模块通过4G路由器将数据传输到云平台，经过土木工程智慧监测云网平台处理后呈现出直观的应力及温度折线图及表格数据。上述的数据传输模块为有光纤传感器，所有光纤传感器就近串联，通过单芯单模铠装光缆拉到主控箱内。上述土木工程智慧监测云网平台为已知平台。
上述的数据采集模块、数据传输模块安装在主控箱内，所述主控箱安装在钢混结合段的拱脚的上方。
优选的，所述应变检测元件的型号为：JMZX215HAT。
优选的，所述温度检测元件的型号为：JMZX215AT。
上述应变检测元件和温度检测元件均采用即可检测温度又可以检测应变的传感器，所测的四个应变测点是能同时测到温度和应变，其他的十五个温度测点是用应变检测元件只获取温度值。
由于本发明涉及到的数据太过庞大，以下仅截取部分数据给予展示：
上述表格为温度检测元件测量的温度因素，数据采集时间间隔为10分钟一次，主要采用点为数据3，单位为℃数据4为频率值，单位为HZ。
上述传感器为应变检测元件，传感器型号为JMZX215HAT，可同时监控应变变化值和温度，数据采集时间间隔为10分钟，数据一为绝对应变值，单位为με；数据二为相对应变值，单位为με；数据三为温度，单位为℃；数据四为频率，单位为HZ。
采用本发明运营期健康监测方法采用实时在线采集数据采集的方式建立；传感器模块负责监测钢混结合段在施工过程及运营期间的温度及应力变化，通过光缆数据线传输到数据采集系统中，数据采集模块定期采集钢混结合段的的数据，在由传输模块通过4G路由器把数据上传到云端；重点掌控钢混结合段的承压板下混凝土应变、应力、以及钢混结合面的协同变形和受力情况，来推断钢混结合段的安全使用状态，同时监控温度变形裂缝的扩展，建议需要进行维修和维护的工作内容，辅助进行钢混结合段全寿命期经济、高效的管养决策制定，并对该部分的等监测信息进行多级别、多方式预警、监测报告信息发布。整个系统通过太阳能板供应电力到蓄电池中为整个系统提供电力支持，实现长时间的监控。
本发明与现有技术相比较，本发明专利通过设置一套完整的监控系统突破了以往应力监测的不及时性、间断性、以及受环境等因素影响的特点。本发明通过对温度、应力等多方面的监控，全方位的监测了钢混结合段的变形和受力情况。本发明通过合理的温度及应变测点的布设，高效率，完整的采集到钢混结合段的温度及应变的变化情况。
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 (1)
1.一种钢混结合段的施工监控系统监测方法，其特征在于：首先通过安装在钢混结合段上的温度检测和应变检测元件实时在线检测钢混结合段在施工过程及运营期间的温度及应力数据变化的传感器模块；构成传感器模块的温度检测元件用于监测钢混结合段结构温度场变化的温度检测元件，温度检测元件在检测区分布在15个监测点位上，分布在15个检测点位上的每个温度检测元件均采用顺桥向水平布置；在测试区选择在钢混结合段混凝土浇筑体平面的水平和竖直轴线，每条半轴线等间距布置3个温度检测元件，每层共5个温度检测元件，共分3层；构成传感器模块的应变检测元件用于检测钢混结合段应力变形量，上述应变检测元件分布在钢混结合段主墩的一侧面，在该侧面设有4个主墩应变检测元件，其中2个竖向应变检测元件测量由钢混结合段的拱脚产生的压应力；另外2个应变检测元件纵桥向水平布置，测量主墩两侧不平衡水平力所造成的劈裂力；然后，每隔10分钟数据采集模块采集温度和应力变化情况；最终，数据采集模块采集温度和应力变化情况由数据传输模块通过4G路由器将数据传输到云平台，经过土木工程智慧监测云网平台处理后呈现出直观的应力及温度折线图及表格数据。
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2021
- 2021-02-05 CN CN202110163891.2A patent/CN113447067A/zh active Pending
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