CN113532511B - 超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法 - Google Patents

Abstract

一种超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，包括以下步骤：(1)在安装监测仪之前对监测仪内部的电路进行检修；(2)监测仪安装之前，先通过仪器侧面的键盘和屏幕，对安置在高支模上的监测仪通过英文字母和数字结合的方式进行编号；(3)在检修并安装好监测仪后，即可开始对高支模混凝土梁进行监测，当高支模混凝土梁因为混凝土浇筑或者其他原因受力发生变化时，梁体会产生对应微小的弯曲变形，则梁底部的监测仪内部液面会产生变化，导致浮球产生对应升降，影响滑动变阻器阻值大小，滑动变阻器阻值变化，在电压不变情况下，可以准确反应在电流变化上，仪器中体现在电流感应仪上。本发明具有预警功能、简单易行、操作方便、效率高。

Description

超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，涉及一种超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，适用于超大断面高支模与大体积混凝土结构的变形监测。

背景技术

地铁交通以其运量大、全天候、舒适性强等特点，成为了解决城市公共交通问题的重要方式。为利用地铁站的多层立体空间，通常设置地铁上盖一层停车场，二层则上盖盖板进行综合利用及商业开发等，大跨度及大空间衍生出大量的高支模与大体积混凝土结构，高支模与大体积混凝土结构对质量控制较严格，若施工不当，可能会导致混凝土梁开裂，甚至倒塌，严重影响周边建筑物安全及施工进度，将会造成无法估计的经济损失，对整个工程的工期和成本存在极大的威胁。因此，施工过程中对高支模与大体积混凝土结构变形进行监测预警，不但能保证施工进度，而且能保证施工过程中结构及周边环境安全。此外，高支模混凝土结构由于其体型巨大，对混凝土蜂窝麻面等的监测存在一定的困难，尤其是小型蜂窝麻面，肉眼难以直接观测。

目前对于高支模与大体积混凝土结构变形监测方式主要采用经纬仪或电子倾角仪，经纬仪和电子倾角仪不但精度较低、且人工监测效率低。

发明内容

为了克服现有高支模与大体积混凝土结构监测的人力、物力浪费、监测精度、效率低、蜂窝麻面监测较困难等不足，本发明提供了一种超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，能有效地克服上述常规大体积混凝土结构变形监测的缺点，不但可以监测混凝土荷载、风荷载和立杆基础沉降等原因造成的倾斜变形，而且能进一步监测混凝土梁上的蜂窝麻面，尤其是对较小的蜂窝麻面有准确的监测功能，此外，本系统还具有预警功能、简单易行、操作方便、效率高等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，包括以下步骤：

(1)在安装监测仪之前对监测仪内部的电路进行检修，检修方法为往电源仓中装入电池，然后观察倾斜仪器是否有电流变化；

(2)监测仪安装之前，先通过仪器侧面的键盘和屏幕，对安置在高支模上的监测仪通过英文字母和数字结合的方式进行编号，以便对高支模混凝土梁各区段进行精准监测，事故发生时能及时处理；

(3)在检修并安装好监测仪后，即可开始对高支模混凝土梁进行监测，当高支模混凝土梁因为混凝土浇筑或者其他原因受力发生变化时，梁体会产生对应微小的弯曲变形，则梁底部的监测仪内部液面会产生变化，导致浮球产生对应升降，影响滑动变阻器阻值大小，滑动变阻器阻值变化，在电压不变情况下，可以准确反应在电流变化上，仪器中体现在电流感应仪上。

进一步，所述步骤(1)中，往喇叭形进风口中吹风，观察是否有锰铜丝温度变化信息；

所述方法还包括以下步骤：

(4)当风从喇叭形进风口中进入时，正面吹向仪器内的锰铜丝热线，使之温度发生变化，被热探头准确探测，并将变化信息传到热数据处理器中，风速的大小通过温度的变化体现。

优选的，所述步骤(4)中，采用风向传感器自动对测风口进行调节，调节的具体方式为伺服电机拉动皮带从而带动转盘转动，使得装置下部的测风口能平行于风向，通过上述方式装置能更加准确的测得真实风速。

再进一步，所述方法还包括以下步骤

(5)对高支模混凝土梁蜂窝麻面的检测，过程为：对待检测的高支模混凝土梁结构进行加热，加热方式不作限制，对加热后的高支模混凝土梁进行红外热成像拍摄，红外热像仪连续拍摄并保存。一端加热高支模混凝土梁的同时，热量会传递到另一端，热量在高支模混凝土梁传递的过程中，由于混凝土结构的不连续缺陷对热传导有影响，主要表现为高支模混凝土梁表面温度的不同。

红外热像仪的定位过程如下：步进电机带动钻头转动，带动螺纹杆和联动皮带转动，皮带带动另一侧的螺纹杆同步转动，使得轨道杆上升或下降，螺纹杆上各有两个固定螺母，防止轨道杆的过度位移；轨道车在轨道杆上可通过遥控左右移动，为使轨道车能安全地在轨道杆上移动，杆件采用两块工字钢构成，轨道车的车轮为半径外小内大的同心圆，轨道车上有用于固定红外成像仪的固定螺纹孔。

所述步骤(2)中，为使仪器对高支模混凝土梁能有准确的监测，监测仪均匀的分布在高支模混凝土梁上。

所述步骤(3)中，为了精确测量变形每个监测仪内都安装了两个并联的滑动变阻器。

所述监测仪连接在高支模混凝土梁上，所述监测仪包括屏幕和键盘，所述屏幕、键盘位于监测仪壳体上，所述监测仪壳体内设有第二电源仓、电流感应仪、滑动变阻器、橡胶保护管、浮球和隔水板，所述第二电源仓、电流感应仪与滑动变阻器通过电线连接，所述滑动变阻器的动作端通过连接线与所述浮球连接，所述浮球与所述滑动变阻器的动作端联动，所述浮球位于容器的液面上；隔水板榫接于容器内，所述隔水板位于浮球的上方，所述滑动变阻器位于所述隔水板的上方；所述橡胶保护管外套于下部电线中并与装置粘接，所述橡胶保护管穿过所述容器下方的液体。

进一步，所述电流感应仪、滑动变阻器、橡胶保护管、浮球设有两套，并排布置。

再进一步，所述系统还包括风速测量装置，所述风速测量装置包括外壳、第一电源仓、固定电阻、喇叭形进风口、锰铜丝热线、热探头、热探头支架、热数据处理器和信号控制器，第一电源仓、固定电阻与猛铜丝热线之间通过电线连接，该电线穿过热数据处理器与信号处理器所在位置；所述热数据处理器、信号处理器、热探头与热探头支架之间通过电线连接，热探头与热探头支架通过螺纹连接；依次串联的固定电阻、锰铜丝热线、热数据处理器、信号处理器、热探头与热探头支架同时与第一电源仓形成一个并联电路，由第一电源仓一并进行供电；风向传感器粘接在外壳外部，通过电线与伺服电机连接，伺服电机焊接在外壳内部，与转盘通过皮带进行同步转动，转盘通过螺纹与外壳连接。

再进一步，所述系统还包括混凝土蜂窝麻面检测装置，所述混凝土蜂窝麻面检测装置包括步进电机、螺纹杆、轨道杆、轨道车、固定螺母、钻头、电机电源仓和加热装置，轨道杆的两端分别与螺纹杆螺纹连接，轨道杆的下端固定螺母螺纹连接，步进电机与电机电源仓焊接于监测仪壳体上，所述步进电机的输出轴通过钻头与其中一根螺纹杆的上端连接，两根螺纹杆之间通过皮带进行同步转动，所述轨道杆上放置轨道车，所述轨道车上有用于固定红外成像仪的固定螺纹孔。

所述加热装置采用陶瓷辐射器和卤素灯管对混凝土进行加热。也可采用其他常见的混凝土加热方式。

所述监测仪壳体内腔中部设有挡板，所述挡板上部为混凝土蜂窝麻面检测装置。起到分隔装置不同功能区的作用。

本发明的技术构思为：利用装置内的液面变化反应高支模混凝土梁的变形，液面的升降会导致液面上的浮球相对上浮或下沉，与之相连的滑动变阻器阻值变化，引起电流变化，利用电流的变化来监测反应高支模混凝土梁的变形程度。喇叭形进风口正对着锰铜丝，锰铜丝在电流作用下会发热，而从喇叭形进风口进入的风，其风速与锰铜丝的温度变化之间存在函数关系，利用热探头反馈的锰铜丝温度变化可间接测得风速，进而得出高支模混凝土梁所受的风荷载大小。同时采用风向感应器自动对测风口进行调节，使测风口于风向平行设置。高支模梁通过一端的陶瓷辐射器或卤素灯管进行加热，使高支模混凝土梁结构表面升温，对加热后的高支模梁进行红外热成像拍摄。通过红外热成像图来判断高支模混凝土梁中是否存在蜂窝麻面的情况。

本发明能够通过高支模梁的变形、风速的变化、红外成像图，测量出高支模梁的倾斜程度、风荷载的大小、混凝土蜂窝麻面情况。本发明的有益效果主要表现在：(1)测量装置多位一体，既可以测量超大断面高支模梁的变形，也可以测量混凝土梁上风荷载大小和其本身的蜂窝麻面等质量问题。(2)采用可旋转的方式，更加精确的对风荷载进行监测；对高支模梁的变形能做到精确监测且量化。(3)操作方便，成本低。该装置各部件可拆卸，操作方便、安全。不采用大功率加热设备和大体积设备，不会对混凝土结构造成危害。

附图说明

图1是超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警系统的内部构造图。

图2是图1的A-A截面图。

图3是图1的B-B截面图。

图4是图1的C-C截面图。

图5是监测仪侧面图。

图6是高支模梁侧视图。

图7是高支模梁正视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图7，一种超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，包括以下步骤：

(1)在安装监测仪之前对监测仪内部的电路进行检修，检修方法为往第一电源仓10和第二电源仓2中装入电池，然后观察倾斜仪器是否有电流变化；

(2)参照图5，图5为本装置监测仪侧面示意图。监测仪1安装之前，先通过仪器侧面的键盘17和屏幕16，对安置在高支模梁上的监测仪通过英文字母和数字的结合进行编号，以便对高支模混凝土梁各区段进行精准监测，事故发生时能及时处理。为使仪器对高支模混凝土梁能有准确的监测，仪器应均匀的分布在高支模混凝梁上；

(3)在检修并安装好监测仪后，即可开始对高支模梁进行监测。当高支模梁因为混凝土浇筑或者其他原因受力发生变化时，梁体会产生对应微小的弯曲变形，则梁底部的监测仪内部液面15会产生变化，导致浮球14产生对应升降，影响滑动变阻器12阻值大小；为了精确测量混凝土梁的变形，每个监测仪内都安装了两个并联的滑动变阻器12，滑动变阻器阻值变化，在电压不变情况下，可以准确反应在电流变化上，仪器中体现在电流感应仪11上。

进一步，所述步骤(1)中，往喇叭形进风口4中吹风，观察是否有锰铜丝5温度变化信息；

所述方法还包括以下步骤：

(4)当风从喇叭形进风口4中进入时，正面吹向仪器内的锰铜丝热线5，使之温度发生变化，被热探头6准确探测，并将变化信息传到热数据处理器8中，风速的大小通过温度的变化体现。同时本装置采用风向传感器21自动对测风口4进行调节，调节的具体方式为伺服电机20拉动皮带22，从而带动转盘23的转动，使得装置下部的测风口能平行于风向。通过上述方式装置能更加准确的测得真实风速；

所述方法还包括以下步骤：

(5)对高支模混凝土梁蜂窝麻面的检测，过程为：对待检测的高支模梁结构进行加热，加热方式不作限制，对加热后的高支模梁进行红外热成像拍摄，红外热像仪连续拍摄并保存；一端加热高支模梁的同时，热量会传递到另一端，热量在高支模混凝土梁传递的过程中，由于混凝土结构的不连续缺陷对热传导有影响，主要表现为高支模混凝土梁表面温度的不同。

红外热像仪的定位过程如下：步进电机24带动钻头29转动，带动螺纹杆25和联动皮带22转动，皮带22带动另一侧的螺纹杆25同步转动，使得轨道杆26上升或下降，螺纹杆25上各有两个固定螺母28，防止轨道杆26的过度位移；轨道车27在轨道杆26上可通过遥控左右移动，为使轨道车27能安全的在轨道杆26上移动，杆件采用两块工字钢构成，轨道车27的车轮为半径外小内大的同心圆，轨道车27上有用于固定红外成像仪的固定螺纹孔31。

所述监测仪1包括第一电源仓2、固定电阻3、喇叭形进风口4、锰铜丝热线5、热探头6、热探头支架7、热数据处理器8、信号控制器9、第二电源仓10、电流感应仪11、滑动变阻器12、橡胶保护管13、浮球14、液面15、屏幕16、键盘17、挡板18、隔水板19、伺服电机20、风向传感器21、皮带22、转盘23、步进电机24、螺纹杆25、轨道杆26、轨道车27、固定螺母28、钻头29、电机电源仓30、固定螺纹孔31、加热装置32和高支模梁33。

其中，第一电源仓2、固定电阻3与猛铜丝热线5之间通过电线连接，该电线穿过热数据处理器8与信号处理器9所在位置；热数据处理器8、信号处理器9、热探头6与热探头支架7之间通过电线连接，热探头6与热探头支架7通过螺纹连接；依次串联的固定电阻3、锰铜丝热线5、热数据处理器8、信号处理器9、热探头6与热探头支架7同时与第一电源仓2形成一个并联电路，由第一电源仓2一并进行供电；风向传感器21粘接在装置外部，通过电线与伺服电机20连接，伺服电机20焊接在装置内部，与转盘23通过皮带22进行同步转动，转盘23通过螺纹与装置连接；第二电源仓10、电流感应仪11与滑动变阻器12通过电线连接，浮球14与电线粘接，隔水板19榫接于装置内，起到保护电路，隔绝水层的作用，橡胶保护管13外套于下部电线中并与装置粘接，防止电线与水接触；挡板18与装置榫接，起到分隔装置不同功能区的作用；轨道杆26与固定螺母28通过螺纹与螺纹杆25连接，步进电机24与电机电源仓30焊接于装置上，通过钻头29对螺纹杆25施加作用，两根螺纹杆25之间通过皮带22进行同步转动。加热装置可采用陶瓷辐射器和卤素灯管对混凝土进行加热，也可采用其他常见的混凝土加热方式。

所述监测仪在安装时可以通过装置内置的程序对其进行英文字母与数字相组合的编号，以便对高支模梁进行定位并给出具体的变形段信息，对超高超大高支模与大体积混凝土结构能够有精确的监测。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，其特征在于，该预警方法是基于超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警系统实施的，所述系统包括监测仪，所述监测仪连接在高支模混凝土梁上，所述监测仪包括屏幕和键盘，所述屏幕、键盘位于监测仪壳体上，所述监测仪壳体内设有第二电源仓、电流感应仪、滑动变阻器、橡胶保护管、浮球和隔水板，所述第二电源仓、电流感应仪与滑动变阻器通过电线连接，所述滑动变阻器的动作端通过连接线与所述浮球连接，所述浮球与所述滑动变阻器的动作端联动，所述浮球位于容器的液面上；隔水板榫接于容器内，所述隔水板位于浮球的上方，所述滑动变阻器位于所述隔水板的上方；所述橡胶保护管外套于下部电线中并与装置粘接，所述橡胶保护管穿过所述容器下方的液体；

所述系统还包括风速测量装置，所述风速测量装置包括外壳、第一电源仓、固定电阻、喇叭形进风口、锰铜丝热线、热探头、热探头支架、热数据处理器和信号控制器，第一电源仓、固定电阻与猛铜丝热线之间通过电线连接，该电线穿过热数据处理器与信号处理器所在位置；所述热数据处理器、信号处理器、热探头与热探头支架之间通过电线连接，热探头与热探头支架通过螺纹连接；依次串联的固定电阻、锰铜丝热线、热数据处理器、信号处理器、热探头与热探头支架同时与第一电源仓形成一个并联电路，由第一电源仓一并进行供电；风向传感器粘接在外壳外部，通过电线与伺服电机连接，伺服电机焊接在外壳内部，与转盘通过皮带进行同步转动，转盘通过螺纹与外壳连接；

所述系统还包括高支模混凝土梁蜂窝麻面检测装置，所述高支模混凝土梁蜂窝麻面检测装置包括步进电机、螺纹杆、轨道杆、轨道车、固定螺母、钻头、电机电源仓和加热装置，轨道杆的两端分别与螺纹杆螺纹连接，轨道杆的下端固定螺母螺纹连接，步进电机与电机电源仓焊接于监测仪壳体上，所述步进电机的输出轴通过钻头与其中一根螺纹杆的上端连接，两根螺纹杆之间通过皮带进行同步转动，所述轨道杆上放置轨道车，所述轨道车上有用于固定红外成像仪的固定螺纹孔；

所述方法包括以下步骤：

（1）在安装监测仪之前对监测仪内部的电路进行检修，检修方法为往电源仓中装入电池，然后观察监测仪是否有电流变化；

（2）监测仪安装之前，先通过仪器侧面的键盘和屏幕，对安置在高支模上的监测仪通过英文字母和数字的结合进行编号，以便对高支模混凝土梁各区段进行精准监测，事故发生时能及时处理；

（3）在检修并安装好监测仪后，即可开始对高支模混凝土梁进行监测，当高支模混凝土梁因为混凝土浇筑或者其他原因受力发生变化时，梁体会产生对应微小的弯曲变形，则梁底部的监测仪内部液面会产生变化，导致浮球产生对应升降，影响滑动变阻器阻值大小，滑动变阻器阻值变化，在电压不变情况下电流变化，利用电流的变化来监测反应高支模混凝土梁的变形程度；

（4）往喇叭形进风口中吹风，当风从喇叭形进风口中进入时，正面吹向仪器内的锰铜丝热线，使之温度发生变化，被热探头准确探测，并将变化信息传到热数据处理器中，风速的大小通过温度的变化体现；

（5）对高支模混凝土梁蜂窝麻面的检测，过程为：对待检测的高支模混凝土梁结构进行加热，对加热后的高支模混凝土梁进行红外热成像拍摄，红外热像仪连续拍摄并保存，一端加热高支模混凝土梁的同时，热量会传递到另一端，热量在高支模混凝土梁传递的过程中高支模混凝土梁表面温度不同。

2.如权利要求1所述的超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，其特征在于，所述步骤（4）中，采用风向传感器自动对测风口进行调节，调节的具体方式为伺服电机对皮带的转动带动转盘的转动，使得装置下部的测风口能平行于风向，通过上述方式装置能更加准确的测得真实风速。

3.如权利要求1所述的超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，其特征在于，红外热像仪的定位过程如下：步进电机带动钻头转动，带动螺纹杆和联动皮带转动，皮带带动另一侧的螺纹杆同步转动，使得轨道杆上升或下降，螺纹杆上各有两个固定螺母，防止轨道杆的过度位移；轨道车在轨道杆上可通过遥控左右移动，为使轨道车能安全地在轨道杆上移动，杆件采用两块工字钢构成，轨道车的车轮为半径外小内大的同心圆，轨道车上有用于固定红外成像仪的固定螺纹孔。

4.如权利要求1或2所述的超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，其特征在于，所述步骤（2）中，为使仪器对高支模混凝土梁能有准确的监测，监测仪均匀的分布在高支模混凝土梁上。

5.如权利要求1或2所述的超大断面高支模与大体积混凝土结构变形监测预警方法，其特征在于，所述步骤（3）中，为了精确测量变形每个监测仪内都安装了两个并联的滑动变阻器。

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