CN113823069B - 一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统 - Google Patents

一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，用于临时固接结构，所述临时固结结构包括主箱梁块、永久支座、主墩体以及支撑柱，所述监控预警系统包括监测模块、处理模块以及预警模块；所述监测模块用以监测支撑柱的应力和/或应变数据；所述处理模块包括数据采集单元、数据处理单元以及信号发送单元，所述数据处理单元包含设定的应力和/或应变标准数据值，所述数据采集单元用以接收来自监控模块的监控数据，并将接收的监控数据与标准数据值进行比较，获得相应的预警信号，所述预警模块用以接收预警信号并做出相应的预警动作。本发明可以实时监测施工的倾斜情况，便于及时调整，降低风险。

Description

一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统。
背景技术
目前，变截面连续箱梁的施工过程如图1所示，由钢管或者钢管混凝土柱与预应力钢筋组成固结系统对主梁进行临时固结，在主箱梁块中心线两侧设置钢管，钢管下端与承台预埋钢筋焊接，管内可浇筑混凝土，通过张拉预紧力使钢管与箱梁进行连接。该结构承受不平衡载荷能力较强，拆除方便以及材料利用率高，但是，该结构在每个阶段不断往前浇筑的过程中，由于施工环境的荷载、施工机械的荷载、混凝土浇筑不均衡，会导致两侧受力不均，即主箱梁块的两侧端头中一侧端头会生下沉，而另一侧端头会上翘，若监察不及时，容易发生倾覆的危险情况，严重影响人民群众的生命安全，但是，监测端头位移量难以实现，且难以进行预警操作，无法满足需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，用于临时固接结构，所述临时固结结构包括主箱梁块、永久支座、主墩体以及支撑柱，所述主墩体设置在地面上，所述永久支座设置在主墩体上方，所述主箱梁块设置在主墩体上方，两个所述支撑柱设置在主墩体两侧且与主箱梁块相连接，所述监控预警系统包括监测模块、处理模块以及预警模块；所述监测模块用以监测支撑柱的应力和/或应变数据；所述处理模块包括数据采集单元、数据处理单元以及信号发送单元，所述数据处理单元包含设定的应力和/或应变标准数据值，所述数据采集单元用以接收来自监控模块的监控数据，并将接收的监控数据与标准数据值进行比较，获得相应的预警信号，所述信号发送单元用以将预警信号发送至预警模块；所述预警模块用以接收预警信号并做出相应的预警动作。
在数个实施方式中，包括以下步骤：S100，先设定主箱梁块一侧端头的下沉距离数值，结合公式，计算出应力和/或应变的标准数据值D0，并录入数据处理单元；S200,由监测模块监测支撑柱的应力和/或应变的实时数据值D1，并实时传输至处理模块，传输频率为每次/1-10min；S300，由数据处理模块将获得的应力和/或应变实时数据值D0，并与标准数据值D1进行比较，当0≤D0≤0.5×D1时，发出第一预警信号，预警模块接收第一预警信号并做出第一预警动作，当0.5×D1＜D0≤0.8×D1时，发出第二预警信号，预警模块接收第二预警信号并做出第二预警动作，当0.8×D1＜D0≤1×D1时，发出第三预警信号，预警模块接收第三预警信号并做出第三预警动作。
在数个实施方式中，上述计算公式如下：
其中，σ为应力值，E为弹性模量，ε为应变值，L0为支撑柱的长度值，L1为支撑柱与主墩体之间的垂直距离，L2为主箱梁块一侧端头与主墩体之间的垂直距离，L3为主箱梁块一侧端头的下沉距离。
在数个实施方式中，第一预警动作包括控制预警灯亮绿灯，所述第二预警动作包括控制预警灯亮黄灯，所述第三预警动作包括控制预警灯亮红灯并控制蜂鸣器工作。
在数个实施方式中，支撑柱为钢管或者钢管混凝土墩。
在数个实施方式中，还包括云端以及移动端，所述云端用以储存数据处理模块的处理信息，所述移动端用以接收预警信号并进行实时读取。
在数个实施方式中，所述移动端包括手机、平板、笔记本电脑、台式电脑中的一种或者多种。
本发明的技术效果和优点：
本发明改变了通过直接监测位移量的方式，通过设定标准下沉数值，结合固定公式，可以获得相应的应力或者应变的标准数值，因此，只需通过监测支撑柱的应力或者应变的实时数据，即可明确主箱梁块的倾斜情况，继而方便工人调整在某侧的施工量，保证施工处于一个安全的平衡范围内，保证施工财产以及人身安全；通过实时的监测过程，信息传导速度快，可以及时做出应对反应，配合不同的灯光以及蜂鸣器进行示警，便于施工人员的观察，有效且及时的做出应对。
附图说明
图1为本实施例中连续箱梁的施工固结结构示意图；
图2为图1的受力分析示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本文使用的术语旨在解释实施例，并且不旨在限制和/或限定本发明。需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-2所示，其为现有的临时固结结构，主要包括主箱梁块100、永久支座200、主墩体300以及支撑柱400，所述主墩体300设置在地面上，所述永久支座200设置在主墩体300上方，所述主箱梁块通过永久支座固定设置在主墩体300上方，两个所述支撑柱400设置在主墩体300两侧且与主箱梁块100相连接，支撑柱400为钢管或者钢管混凝土墩结构。
本发明提供的用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，包括监测模块、处理模块以及预警模块；监测模块用以监测支撑柱400的应力和/或应变数据，监测模块可以采用现有的应力、应变监测环结构，直接装配在支撑柱上进行读取使用；处理模块包括数据采集单元、数据处理单元以及信号发送单元，采用芯片作为载体，数据处理单元包含设定的应力和/或应变标准数据值，所述数据采集单元用以接收来自监控模块的监控数据，并将接收的监控数据与标准数据值进行比较，获得相应的预警信号，所述信号发送单元用以将预警信号发送至预警模块；预警模块用以接收预警信号并做出相应的预警动作，预警动作一般配合具有不同颜色如红、黄、绿等色的示警灯以及蜂鸣器进行使用。
同时，本监控预警系统还包括云端以及移动端，所述云端用以储存数据处理模块的处理信息，所述移动端用以接收预警信号并进行实时读取，可以记录数据信息，由后台进行读取数据便于了解施工情况，便于信息的溯源，其中的移动端包括手机、平板、笔记本电脑、台式电脑中的一种或者多种，不仅可以通过信号灯、蜂鸣器的外设装置进行预警，还可以通过手机等电子设备，便于在场或者不在场的相关人员及时了解现场的信息，可以实现将预警信息通过例如文字或者语音的方式进行手机端的显示与读取。
其中，相应的监控预警方法如下：先设定主箱梁块100一侧端头的下沉距离数值，由技术负责人，根据现场的实际情况，确定主箱梁块100的一侧端头在下沉量达到某个数值时，主箱梁块会发生倾覆，并将此数值作为设定值，结合公式，计算出应力和/或应变的标准数据值D0，并录入数据处理单元。
然后由监测模块监测支撑柱400的应力和/或应变的实时数据值D1，并实时传输至处理模块，传输频率为每次/1-10min，一般取5min一次，信息更新及时且降损耗。
最后由数据处理模块将获得的应力和/或应变实时数据值D0，并与标准数据值D1进行比较，当0≤D0≤0.5×D1时，发出第一预警信号，预警模块接收第一预警信号并做出第一预警动作，当0.5×D1＜D0≤0.8×D1时，发出第二预警信号，预警模块接收第二预警信号并做出第二预警动作，当0.8×D1＜D0≤1×D1时，发出第三预警信号，预警模块接收第三预警信号并做出第三预警动作。
第一预警动作包括控制预警灯亮绿灯，表示可正常进行施工，在安全可控范围之内，所述第二预警动作包括控制预警灯亮黄灯，表示需要进行平衡性施工，避免单侧载荷过大，需要及时进行调整施工量，第三预警动作包括控制预警灯亮红灯并控制蜂鸣器工作，表示情况危急，已难以进行调整，需及时撤离现场，做好倾覆的准备以及善后工作。
其中，公式如下：
拆分之后，/>
其中，σ为应力值，E为弹性模量，ε为应变值，L0为支撑柱400的长度值，L1为支撑柱400与主墩体300之间的垂直距离，L2为主箱梁块100一侧端头与主墩体300之间的垂直距离，L3为主箱梁块100一侧端头的下沉距离，L4为主箱梁块100一侧端头的下上升距离。
即L3是预先的设定值，L4与L3相对应，以永久支座作为支点，一个是下降距离，一个是相应的上升距离，L0、L1、L2均为固定数值，由此通过检测L4所处的支撑柱的应力与应变情况，即可获知主箱梁块的倾斜情况。
本发明通过可以明确确定的下沉数值，可以推导出应力、应变的相应数值，通过实时的应力、应变监测过程，可以获知实时的下沉数值，即倾斜情况，继而及时的做出施工调整，实现倾覆施工监控预警过程。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，用于临时固接结构，所述临时固接结构包括主箱梁块、永久支座、主墩体以及支撑柱，所述主墩体设置在地面上，所述永久支座设置在主墩体上方，所述主箱梁块设置在主墩体上方，两个所述支撑柱设置在主墩体两侧且与主箱梁块相连接，其特征在于，所述监控预警系统包括监测模块、处理模块以及预警模块；
所述监测模块用以监测支撑柱的应力和/或应变数据；
所述处理模块包括数据采集单元、数据处理单元以及信号发送单元，所述数据处理单元包含设定的应力和/或应变标准数据值，所述数据采集单元用以接收来自监控模块的监控数据，并将接收的监控数据与标准数据值进行比较，获得相应的预警信号，所述信号发送单元用以将预警信号发送至预警模块；
所述预警模块用以接收预警信号并做出相应的预警动作；
所述用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，包括以下步骤：
S100，先设定主箱梁块一侧端头的下沉距离数值，结合公式，计算出应力和/或应变的标准数据值D0，并录入数据处理单元；
S200,由监测模块监测支撑柱的应力和/或应变的实时数据值D1，并实时传输至处理模块，传输频率为每次/1-10min；
S300，由数据处理模块将获得的应力和/或应变实时数据值D0，并与标准数据值D1进行比较，当0≤D0≤0.5×D1时，发出第一预警信号，预警模块接收第一预警信号并做出第一预警动作，当0.5×D1＜D0≤0.8×D1时，发出第二预警信号，预警模块接收第二预警信号并做出第二预警动作，当0.8×D1＜D0≤1×D1时，发出第三预警信号，预警模块接收第三预警信号并做出第三预警动作；
所述公式如下：
其中，σ为应力值，E为弹性模量，ε为应变值，L0为支撑柱的长度值，L1为支撑柱与主墩体之间的垂直距离，L2为主箱梁块一侧端头与主墩体之间的垂直距离，L3为主箱梁块一侧端头的下沉距离。
2.根据权利要求1所述的一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，其特征在于，所述第一预警动作包括控制预警灯亮绿灯，所述第二预警动作包括控制预警灯亮黄灯，所述第三预警动作包括控制预警灯亮红灯并控制蜂鸣器工作。
3.根据权利要求2所述的一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，其特征在于，所述支撑柱为钢管或者钢管混凝土墩。
4.根据权利要求3所述的一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，其特征在于，还包括云端以及移动端，所述云端用以储存数据处理模块的处理信息，所述移动端用以接收预警信号并进行实时读取。
5.根据权利要求4所述的一种用于变截面连续箱梁防倾覆施工监控预警系统，其特征在于，所述移动端包括手机、平板、笔记本电脑、台式电脑中的一种或者多种。
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