CN115307676A - 一种桥梁支架远程在线实时安全监测方法 - Google Patents

一种桥梁支架远程在线实时安全监测方法 Download PDF

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李娜
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李珊
卢孟凡
段乾坤
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Abstract

一种桥梁支架远程在线实时安全监测方法涉及桥梁支架远程在线实时安全监测方法。主要是为解决目前桥梁支架安全隐患突出的问题而发明的。建立三维实体模型，进行仿真模拟计算出支架体系变形较大的位置；在受力及变形较大截面布置传感器。在支架体系安装高精度测挠仪、应变计、应力传感器，采用表面式应变计进行应力监测。采用高精度测挠仪和应变计监测支架挠度及应变的变化，无线传输到云端。通过数据实时给出支架测点挠度变化的时程曲线，找出各条曲线的最大值和最小值。根据曲线中极值的大小和挠度变化的稳定性决定是否给出安全预警。通过远程自动化的监测手段对支架受力和变形进行实时监测。优点是为施工支架安全提供预警，规避支架事故。

Description

一种桥梁支架远程在线实时安全监测方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁支架远程在线实时安全监测方法。
背景技术：
桥梁施工目前更多关注点在线形和内力控制方面，通过专门的施工控制来保证达到成桥的设计理想状态。这个监控是非常重要的保证，但是施工过程中的质量和安全必然还与施工方法、以及所用到的施工临时支架等因素有关，支架结构虽然是临时结构，但同时也是桥梁施工中的主要支撑结构，支架的强度、刚度、稳定性及变形直接影响到桥梁施工的质量及安全性。
支架结构作为施工的载体，不仅承受着钢筋混凝土及各种建筑材料和设备的载荷，同时还是施工人员的作业平台。通常通过预压来对支架结构进行安全检验和变形控制，但是由于支架类型多样、支架相关规范体系复杂、支架设计安全系数因单位不同也时常存在较大差异、支架实际状态与设计方案也经常存在差异、支架方案中图纸不完整，细节不够严谨等，导致支架安全风险隐患突出，也偶有项目因为支架事故造成巨大损失的。
如何及时有效地监测支架施工变形情况，提高支架施工变形监测的无人化、自动化，是亟待解决的重要问题。
调查发现，一般支架监测通过预压来对支架结构进行安全检验和变形控制，但是由于支架类型多样、支架相关规范体系复杂、支架设计安全系数因单位不同也时常存在较大差异、支架实际状态与设计方案也经常存在差异、支架方案中图纸不完整，细节不够严谨等，导致支架安全风险隐患突出，也偶有项目因为支架事故造成巨大损失的，
加强对支架的安全监测非常必要，尤其随着对智慧施工的认知度提高，信息化管理手段的升级，进行支架安全远程监测应用已非常紧迫。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过监测平台可以对桥梁支架进行温湿度、温度、应变、倾斜、挠度、沉降、应力全方位的安全监测及预警报警的桥梁支架远程在线实时安全监测方法。
本发明通过以下技术方案解决技术问题：
(1)实时监测支架受力状态、变形等数据，掌握其随施工过程的变化规律，为优化支架设计、形成技术标准等提供技术积累。
(2)在施工过程中对支架安全标准进行评定，为施工支架安全提供预警，规避支架事故。
(3)建通过支架安全预警管理平台系统，实现远程管理控制，提高智慧施工的覆盖面。
具体包括以下步骤：
通过根据《TB10110-2011铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》，对荷载进行取值并考虑荷载分项系数，分别考虑纵横梁强度荷载组合，计算刚度荷载组合，稳定性计算荷载组合；通过采用MIDAS/Civil建立三维实体模型，进行仿真模拟计算，整体模型计算的竖向位移与应力，计算出支架体系变形较大的位置；
结构计算：
贝雷梁结构计算模型；
结构计算采用Midas计算软件进行整体建模分析；
整体模型计算的竖向位移与应力其中贝雷梁最大竖向位移及最大应力；
梁底纵梁；
区域A为箱梁翼缘板位置，分别计算区域A贝雷梁竖向最大位移、杆件最大应力、弦杆最大轴力、竖杆最大轴力、斜杆最大轴力；
区域B为箱梁腹板位置，分别计算区域B贝雷梁竖向最大位移、杆件最大应力、弦杆最大轴力、竖杆最大轴力、斜杆最大轴力：
区域C为箱梁顶板和底板位置，分别计算区域C贝雷梁竖向最大位移、杆件最大应力、弦杆最大轴力、竖杆最大轴力、斜杆最大轴力；
进行横梁检算、钢管支墩检算、钢管中支墩检算；
根据计算变形较大位置，在预应力混凝土连续梁施工支架受力及变形较大截面等关键位置布置传感器。
在支架体系贝雷片位置安装高精度测挠仪，在竖向支撑钢管柱安装应变计监测支架挠度变化。
在支架体系钢管柱位置安装应力传感器，采用表面式应变计进行应力监测。
采用高精度测挠仪和应变计监测支架挠度及应变的变化，并无线传输到云端。每10d 采样一次，在预压、浇筑混凝土前后适当加大采样频率，如果某测点挠度变化不稳定或数值超限，将及时自动发出报警信息。通过数据实时给出支架测点挠度变化的时程曲线，找出并记录各条曲线的最大值和最小值。并根据曲线中极值的大小和挠度变化的稳定性决定是否给出安全预警。报警信息以短信形式发出。
通过远程自动化的监测手段，对支架受力和变形进行了实时监测。
在预压阶段、混凝土浇筑前后、以及转体实施前重点监测测点挠度变化、应力变化，每10min采样一次，并无线传输到云端，实现了关键监测部位实时不间断监测，可给出支架测点挠度、应力变化的时程曲线，以及关键施工阶段的控制结果。
监测系统平台可以通过PC端网页、手机APP等多种查看方式，现场人员能够实时掌握支架结构物的安全状态，监测平台系统架构。
监测系统将数据实时与标准数据进行对比分析，当数据超过设计规范阈值时，监测系统平台将以手机短信及微信形式向管理人员发送预警信息，信息内容包含数量桥位，点为，偏差值。使得管理人快速精准找到问题。
本发明的优点是：
(1)对支架受力状态、变形等进行在线监测，掌握其随施工过程的变化规律，为优化支架设计、形成技术标准等提供技术积累。
(2)对支架安全标准进行评定，为施工支架安全提供预警，规避支架事故。
(3)建通过支架安全预警管理平台系统，实现远程管理控制，提高智慧施工的覆盖面。
具体实施方式：
(1)实时监测支架受力状态、变形等数据，掌握其随施工过程的变化规律，为优化支架设计、形成技术标准等提供技术积累。
(2)在施工过程中对支架安全标准进行评定，为施工支架安全提供预警，规避支架事故。
(3)建通过支架安全预警管理平台系统，实现远程管理控制，提高智慧施工的覆盖面。
具体包括以下步骤：
通过根据《TB10110-2011铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》，对荷载进行取值并考虑荷载分项系数。分别考虑纵横梁强度荷载组合，计算刚度荷载组合，稳定性计算荷载组合。
通过采用MIDAS/Civil建立三维实体模型，进行仿真模拟计算。整体模型计算的竖向位移与应力。计算出支架体系变形较大的位置。
结构计算：
1，贝雷梁结构计算模型；
结构计算采用Midas计算软件进行整体建模分析。
整体模型计算的竖向位移与应力其中贝雷梁最大竖向位移δ＝11mm，最大应力σ＝302Mpa。
2，梁底纵梁(贝雷梁)；
2.1区域A；
区域A为箱梁翼缘板位置，分别计算区域A贝雷梁竖向位移、杆件变化及轴向力计算得出。
贝雷梁竖向最大位移：
Figure RE-GDA0003857999460000041
杆件最大应力：σ＝261.6Mpa<310MPa；
弦杆最大轴力：F＝185kN≤560kN；
竖杆最大轴力:F＝177kN≤210kN；
斜杆最大轴力：F＝130kN≤171.5kN；
2.2区域B；
区域B为箱梁腹板位置，分别计算区域B贝雷梁竖向位移、杆件变化及轴向力。
贝雷梁竖向最大位移：
Figure RE-GDA0003857999460000042
杆件最大应力：σ＝279.4Mpa<310MPa
弦杆最大轴力：F＝193kN≤560kN
竖杆最大轴力:F＝186kN≤210kN
斜杆最大轴力：F＝154kN≤171.5kN
2.3区域C；
区域C为箱梁顶板和底板位置，分别计算区域C贝雷梁竖向位移、杆件变化及轴向力。
贝雷梁竖向最大位移：
Figure RE-GDA0003857999460000043
杆件最大应力：σ＝302Mpa<310MPa
弦杆最大轴力：F＝239kN≤560kN
竖杆最大轴力：F＝200kN≤210kN
斜杆最大轴力：F＝166kN≤171.5kN 3，横梁；
横梁45b最不利受力情况如下，进行横梁检算。
Mmax＝626kN·m，Qmax＝1456kN
Figure RE-GDA0003857999460000044
Figure RE-GDA0003857999460000045
钢管支墩检算；
1，φ820mm钢管中支墩；
取φ820mm钢管柱最不利情况进行计算。
Fmax＝2743kN，
Figure RE-GDA0003857999460000051
钢管墩稳定性计算：μ＝1，l＝9m
Figure RE-GDA0003857999460000052
查表得：
Figure RE-GDA0003857999460000053
稳定性满足要求。
φ630mm钢管中支墩；
取φ630mm钢管柱最不利情况进行计算，受力如下：
Fmax＝2232kN，
Figure RE-GDA0003857999460000054
钢管墩稳定性计算：μ＝1，l＝10m
Figure RE-GDA0003857999460000055
查表得：
Figure RE-GDA0003857999460000056
稳定性满足要求。
根据计算变形较大位置，在预应力混凝土连续梁施工支架受力及变形较大截面等关键位置布置传感器。
在支架体系贝雷片位置安装高精度测挠仪，在竖向支撑钢管柱安装应变计监测支架挠度变化。
在支架体系钢管柱位置安装应力传感器，采用表面式应变计进行应力监测。
采用高精度测挠仪和应变计监测支架挠度及应变的变化，并无线传输到云端。每10d 采样一次，在预压、浇筑混凝土前后适当加大采样频率，如果某测点挠度变化不稳定或数值超限，将及时自动发出报警信息。通过数据实时给出支架测点挠度变化的时程曲线，找出并记录各条曲线的最大值和最小值。并根据曲线中极值的大小和挠度变化的稳定性决定是否给出安全预警。报警信息以短信形式发出。
通过远程自动化的监测手段，对支架受力和变形进行了实时监测。
在预压阶段、混凝土浇筑前后、以及转体实施前重点监测测点挠度变化、应力变化，每10min采样一次，并无线传输到云端，实现了关键监测部位实时不间断监测，可给出支架测点挠度、应力变化的时程曲线，以及关键施工阶段的控制结果。
监测系统平台可以通过PC端网页、手机APP等多种查看方式，现场人员能够实时掌握支架结构物的安全状态，监测平台系统架构。
监测系统将数据实时与标准数据进行对比分析，当数据超过设计规范阈值时，监测系统平台将以手机短信及微信形式向管理人员发送预警信息，信息内容包含数量桥位，点为，偏差值。使得管理人快速精准找到问题。

Claims (1)

1.一种桥梁支架远程在线实时安全监测方法，其特征是：
对荷载进行取值并考虑荷载分项系数，分别考虑纵横梁强度荷载组合，计算刚度荷载组合，稳定性计算荷载组合；
通过采用MIDAS/Civil建立三维实体模型，进行仿真模拟计算，整体模型计算的竖向位移与应力，计算出支架体系变形较大的位置；
结构计算：
贝雷梁结构计算模型；
结构计算采用Midas计算软件进行整体建模分析；
整体模型计算的竖向位移与应力其中贝雷梁最大竖向位移及最大应力；
梁底纵梁；
区域A为箱梁翼缘板位置，分别计算区域A贝雷梁竖向最大位移、杆件最大应力、弦杆最大轴力、竖杆最大轴力、斜杆最大轴力；
区域B为箱梁腹板位置，分别计算区域B贝雷梁竖向最大位移、杆件最大应力、弦杆最大轴力、竖杆最大轴力、斜杆最大轴力：
区域C为箱梁顶板和底板位置，分别计算区域C贝雷梁竖向最大位移、杆件最大应力、弦杆最大轴力、竖杆最大轴力、斜杆最大轴力；
进行横梁检算、钢管支墩检算、钢管中支墩检算；
根据计算变形较大位置，在预应力混凝土连续梁施工支架受力及变形较大截面等关键位置布置传感器；
在支架体系贝雷片位置安装高精度测挠仪，在竖向支撑钢管柱安装应变计监测支架挠度变化；
在支架体系钢管柱位置安装应力传感器，采用表面式应变计进行应力监测；
采用高精度测挠仪和应变计监测支架挠度及应变的变化，并无线传输到云端；每10d采样一次，在预压、浇筑混凝土前后适当加大采样频率，如果某测点挠度变化不稳定或数值超限，将及时自动发出报警信息，通过数据实时给出支架测点挠度变化的时程曲线，找出并记录各条曲线的最大值和最小值，并根据曲线中极值的大小和挠度变化的稳定性决定是否给出安全预警，报警信息以短信形式发出；
通过远程自动化的监测手段，对支架受力和变形进行了实时监测；
在预压阶段、混凝土浇筑前后、以及转体实施前重点监测测点挠度变化、应力变化，每10 min采样一次，并无线传输到云端，实现了关键监测部位实时不间断监测，可给出支架测点挠度、应力变化的时程曲线，以及关键施工阶段的控制结果；
监测系统平台可以通过PC端网页、手机APP等多种查看方式，现场人员能够实时掌握支架结构物的安全状态，监测平台系统架构；
监测系统将数据实时与标准数据进行对比分析，当数据超过设计规范阈值时，监测系统平台将以手机短信及微信形式向管理人员发送预警信息，信息内容包含数量桥位，点为，偏差值；使得管理人快速精准找到问题。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115876070A (zh) * 2023-03-03 2023-03-31 长安大学 一种火灾下桥梁钢板屈曲变形的监测预警装置及安装方法
CN116026414A (zh) * 2023-02-14 2023-04-28 中交第三航务工程局有限公司 一体化架桥机监测系统及监测方法

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