CN117196320A - 一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质，通过安装激光测距仪，实时获取架桥机过孔过程中各支腿及天车与导梁末端的间隔距离，以获取理论抗倾覆系数和实际抗倾覆系数，得到抗倾覆影响系数作为影响因素获取倾覆临界状态下（最不利状态）的临界抗倾覆系数，从而精准评估架桥机过孔的风险状态，再实时作出调整以保证过孔安全。本发明装置简单，便于安装，可实现实时自动监控稳定性、实时精准反馈风险评估和预警的功能，从而保障技术人员的安全，同时通过影响系数修正提高评估准确度，并且及时反馈调整方案以预防过孔倾覆发生，进一步解决了传统计算方法中无法考虑外界影响因素造成评估误差等问题，方法高效、简便且准确度高。

Description

一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其是一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质。

背景技术

桥梁施工中传统的施工方法一般是采用架桥机进行施工。

架桥机在过孔过程中，前支腿应悬臂伸出并落到下一孔的盖梁上，其过程中需多次调整中支腿、后支腿及天车的位置，因此其纵向稳定性较差。

目前现有技术无法实时反馈或预估反馈施工风险状态，操控人员无法预估获取可能存在的倾覆风险，并根据风险得到相关的调整方案，从而无法保证施工安全性。

鉴于此有必要提出一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质以解决或至少缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质，以解决现有技术中操控人员无法预估获取可能存在的倾覆风险，从而无法保证施工安全性的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种架桥机过孔倾覆风险评估方法，包括步骤：

S1，采用公式K ₁=M ₂/M ₁获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁；其中，M ₁为以中支腿为支点时的当前悬臂端弯矩，M ₂为以中支腿为支点时的当前支撑端弯矩；

S2，获取所述当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K ₂；

S3，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂小于所述当前理论抗倾覆系数K ₁，采用公式η=K ₂/K ₁获取所述当前天车状态下的抗倾覆影响系数η；

S4，预估获取所述当前天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的当前理论临界抗倾覆系数K ₁´，并采用公式K ₂´=K ₁´×η获取所述当前天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的当前实际临界抗倾覆系数K ₂´；其中，K ₁´=M ₂´/M ₁´，M ₁´为以中支腿为支点时的当前临界悬臂端弯矩，M ₂´为以中支腿为支点时的当前临界支撑端弯矩；

S5，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´大于或等于预设倾覆阈值，以所述当前天车状态进行过孔施工。

优选地，所述步骤S5还包括步骤：

S51，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´小于所述预设倾覆阈值，发出回调天车指令；

S52，待天车回调至导梁末端后，返回步骤S1，以获取回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´；

S53，根据所述回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´判断是否大于或等于所述预设倾覆阈值。

优选地，所述步骤S53之后包括步骤：

S54，若所述回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´大于或等于所述预设倾覆阈值，以所述回调天车状态进行过孔施工；

S55，若所述回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´小于所述预设倾覆阈值，获取天车配重值Q。

优选地，所述步骤S1具体包括步骤：

S11，获取当前天车状态下过孔时的当前已知输入数据及当前实时输入数据；

所述当前已知输入数据包括：导梁及导梁上部钢轨的自重q，前天车的自重P ₁，后天车的自重P ₂，前支腿的自重P ₃，尾部司机室及机内电缆的自重P ₄；

所述当前实时输入数据包括：导梁的总长度L，所述中支腿到导梁末端的距离，后支腿到所述导梁末端的距离/>，前支腿到所述导梁末端的距离/>，所述前天车到所述导梁末端的距离b ₁，所述后天车到所述导梁末端的距离b ₂，所述尾部司机室及机内电缆重心到所述导梁末端的距离b ₃，下一孔桥墩到所述导梁末端的距离/>；

S12，根据公式

获取以中支腿为支点时的当前悬臂端弯矩；

S13，根据公式

获取以中支腿为支点时的当前支撑端弯矩；

S14，根据公式

获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁。

优选地，所述步骤S55中获取天车配重值Q具体包括步骤：

S551，根据公式

获取前天车和后天车的目标配重值Q。

优选地，所述步骤S2中具体包括步骤：

S21，根据布设在架桥机上的应力传感器、反力传感器、分布式光纤传感器获取当前天车状态下的所述当前实际抗倾覆系数K ₂。

优选地，所述步骤S3还包括步骤：

S31，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂大于或等于所述当前理论抗倾覆系数K ₁，赋值η =1。

优选地，所述步骤S5之后还包括步骤：

S6，手动输入下一孔的预估输入数据，并进入步骤S1，以获取下一孔的过孔方案。

本发明还提供一种架桥机过孔倾覆风险评估系统，包括激光测距装置、数据管理系统及报警装置；其中，

所述激光测距装置包括激光测距接收器和激光测距传感器，所述激光测距接收器安装于导梁末端，所述激光测距传感器分别安装于前支腿、中支腿、后支腿、前天车以及后天车上；

所述数据管理系统与所述激光测距传感器通信连接，所述报警装置与所述数据管理系统电性连接，其中，

所述数据管理系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法的步骤。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所提供的具有如下的有益效果：

本发明所提供的一种架桥机过孔倾覆风险评估方法、系统及存储介质，通过实时获取架桥机过孔过程中各支腿及天车与导梁末端的间隔距离，以获取理论抗倾覆系数和实际抗倾覆系数，得到抗倾覆影响系数作为影响因素获取倾覆临界状态下的临界抗倾覆系数，从而评估架桥机过孔的风险状态，再实时作出调整以保证过孔安全。本发明装置简单，便于安装，可实现实时自动监控稳定性、实时反馈风险评估和预警的功能，从而保障技术人员的安全，同时通过影响系数修正提高预警评估准确度，并且及时反馈调整方案以预防过孔倾覆发生，方法高效、简便且准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中的倾覆风险评估方法的流程示意图；

图2为本发明一个实施例中的步骤S5还包括的流程示意图；

图3为本发明一个实施例中的步骤S53之后还包括步骤的流程示意图；

图4为本发明一个实施例中的评估系统的架构示意图；

图5为本发明一个实施例中的架桥机的应用场景示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

10、导梁；110、导梁末端；120、前支腿；130、中支腿；140、后支腿；150、前天车；160、后天车；170、司机室。

具体实施方式

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。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅附图1-5，本发明提供的一实施例中的一种架桥机过孔倾覆风险评估方法，包括步骤：

S1，采用公式K ₁=M ₂/M ₁获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁；其中，M ₁为以中支腿130为支点时的当前悬臂端弯矩，M ₂为以中支腿130为支点时的当前支撑端弯矩。

需要说明的是，在预备过孔前，前天车150和后天车160是分布于所述后支腿140的上部位置，以此时的天车分布位置作为架桥机过孔时的当前天车状态，具体请参阅附图5，因为若直接将天车布置于导梁末端110位置处，可能会发生朝导梁末端110方向倾覆的风险，因此将当前天车状态即所述后支腿140的上部位置作为初始状态；而由于过孔时前支腿120的底端脱离桥墩，此时由中支腿130和后支腿140共同受力支撑导梁10，因此在获取抗倾覆系数时，以中支腿130为研究对象，将所述中支腿130至所述导梁末端110处一段作为整体用作支撑端，而脱离桥墩悬挑设置的所述前支腿120处则作为悬臂端，并通过公式K ₁=M ₂/M ₁以获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁；其中，此计算公式是施工规范里应用于悬臂梁模型中计算抗倾覆安全系数的常用公式，通过支撑端弯矩M ₂与悬臂端弯矩M ₁的比值，得出抗倾覆安全系数，此当前理论抗倾覆系数K ₁是以前天车150和后天车160分布于所述后支腿140的上部位置的当前天车状态下的抗倾覆系数，且其仅是考虑了各构件如天车、支腿等产生的弯矩，并未考虑其他外界因素造成的误差，因此K ₁是作为理论值，用作当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁。

S2，获取所述当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K ₂；

S3，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂小于所述当前理论抗倾覆系数K ₁，采用公式η=K ₂/K ₁获取所述当前天车状态下的抗倾覆影响系数η。

需要注意的是，在实际过孔过程中，会出现风荷载的影响、导梁10移动过程中因冲击作用产生的动力荷载的影响以及导梁10俯仰角实时变化的影响等，其均会对抗倾覆系数产生略微影响，从而使得抗倾覆系数出现误差，影响评估结果，因此可通过设置不同的传感器进行获取，或者根据施工时的风力等级、桥梁过孔的移动速度换算成冲击荷载等进行获取，以将上述影响因素简化为集中荷载，再获取集中荷载到中支腿130处的弯矩以添加到支撑端弯矩M ₂与悬臂端弯矩M ₁中，从而得到实际过孔过程中（含影响因素）当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K ₂。

进一步地，在得到当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁以及当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K ₂后，以通过公式η=K ₂/K ₁获取抗倾覆影响系数η，由于抗倾覆系数越小时，越临近于高风险施工状态，因此考虑到评估施工风险状态时取较小的值作为评判基准，故当所述当前实际抗倾覆系数K ₂小于所述当前理论抗倾覆系数K ₁时，说明此时外界影响因素对过孔产生的是不利影响，因此通过比值得出当前天车状态下的抗倾覆影响系数η，以用作步骤S4中获取倾覆临界状态下抗倾覆系数的影响系数；而当所述当前实际抗倾覆系数K ₂大于所述当前理论抗倾覆系数K ₁时，说明此时外界影响因素对过孔实际产生的影响并不会比理论值小，此时可忽视外界因素产生的误差。

S4，预估获取所述当前天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的当前理论临界抗倾覆系数K ₁´，并采用公式K ₂´=K ₁´×η获取所述当前天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的当前实际临界抗倾覆系数K ₂´；其中，K ₁´=M ₂´/M ₁´，M ₁´为以中支腿130为支点时的当前临界悬臂端弯矩，M ₂´为以中支腿130为支点时的当前临界支撑端弯矩；

S5，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´大于或等于预设倾覆阈值，以所述当前天车状态进行过孔施工。

值得说明的是，在架桥机过孔过程中，当前支腿120到达下一孔的桥墩处的位置时，即为导梁10在此段过孔工程中需延伸的临界位置，此时最容易出现倾覆危险，故用作倾覆临界状态，当架桥机位于倾覆临界状态时的抗倾覆系数满足要求时，则整个过孔过程能以当前天车状态进行安全地过孔施工，因此需要预估获取当前天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的当前理论临界抗倾覆系数K ₁´，其意为，架桥机以当前天车状态行驶时前支腿120行驶到下一孔的桥墩位置处的当前理论临界抗倾覆系数K ₁´，而已经得出的抗倾覆影响系数η是作为外界因素产生的影响系数，因此再根据公式K ₂´=K ₁´×η以修正理论值，从而预估获取当前天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的当前实际临界抗倾覆系数K ₂´，作为评估施工风险状态的评判因素；其中，当前理论临界抗倾覆系数K ₁´仍通过支撑端与悬臂端的弯矩比值获取，而此时M ₁´为以中支腿130为支点时的当前临界悬臂端弯矩，即前支腿位于下一孔桥墩处时的悬臂端弯矩，而M ₂´为以中支腿130为支点时的当前临界支撑端弯矩。

进一步地，在施工规范中悬挑结构的抗倾覆安全系数通常需大于1.5，其为本领域技术人员所熟知的内容，故在本申请中预设倾覆阈值为1.5，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´≥1.5时，判定为整个过孔过程安全，此时无需调整天车位置，保持所述当前天车状态进行过孔施工，完成过孔。

其中，可根据不同范围发出预警评估提示，供驾驶人员参考：若当前实际临界抗倾覆系数K ₂´≥1.8时，预警提示整个过孔过程保持低风险状态，可以当前天车状态进行正常过孔；若当前实际临界抗倾覆系数K ₂´处于1.5~1.8之间，预警提示整个过孔过程保持中风险状态，虽不处于可能发生倾覆的高风险状态，但可预示着过孔可能存在倾覆危险，此时驾驶人员可根据此中风险状态的预警提示通过放慢过孔速度、微小回调天车位置等方式进一步保证安全性；若当前实际临界抗倾覆系数K ₂´＜1.5，预警提示过孔过程为高风险状态，此时可能在行驶过程中发生倾覆事故，因此无法以当前天车状态完成过孔，进入步骤S51。

作为本发明一优选的实施方式，所述步骤S5还包括步骤：

S51，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´小于所述预设倾覆阈值，发出回调天车指令；

S52，待天车回调至导梁末端110后，返回步骤S1，以获取回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´；

S53，根据所述回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´判断是否大于或等于所述预设倾覆阈值。

值得注意的是，若当前实际临界抗倾覆系数K ₂´＜1.5，预示以当前天车状态过孔为高风险状态，无法以当前天车状态完成过孔，需调整天车位置，故发出回调天车指令；待天车回调至导梁末端110位置后，此为架桥机过孔时的最安全天车位置，返回步骤S1，通过执行步骤S1~S4，以获取回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´作为进一步评估因素。

具体的，回调天车至导梁末端110位置后，返回步骤S1中，根据实时数据提取算法以获取回调天车状态下的回调理论抗倾覆系数K _t1，再根据采集外界因素的影响换算为集中荷载加入至两端弯矩和中以获取回调天车状态下的回调实际抗倾覆系数K _t2，通过K _t2与K _t1的比值得到回调天车状态下的抗倾覆影响系数η´，并预估获取回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调理论临界抗倾覆系数K _t1´，即当天车回调至导梁末端110位置处时，前支腿120位于下一孔桥墩位置处的回调理论临界抗倾覆系数K _t1´，并结合回调天车状态下的抗倾覆影响系数η´以获取回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´，将K _t2´作为回调天车后评估施工风险状态的评判基准。

值得一提的是，在另一种优选的实施方式中，可以提前将天车位于导梁末端110位置处时距离导梁末端110的相对距离作为已知输入数据，先不进行回调天车，在当前天车状态下通过已知输入数据提前预估获取天车回调至导梁末端110位置处时的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´，再根据评估的施工风险状态进行天车回调，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。

进一步地，所述步骤S53之后包括步骤：

S54，若所述回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´大于或等于所述预设倾覆阈值，以所述回调天车状态进行过孔施工；

S55，若所述回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´小于所述预设倾覆阈值，获取天车配重值Q。

需要说明的是，若回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´≥1.5，则表示经回调天车至导梁末端110位置处后，架桥机能顺利完成过孔，此时可保持回调天车状态进行过孔施工，完成过孔；而若回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´＜1.5，表示天车回调至导梁末端110位置处依然无法完成过孔施工，此时需提供配重方案，提取算法获取天车配重值Q，将得到的目标天车配重量Q实时反馈给场外协助技术人员，配置与目标配重值Q等同的重物，并将重物分别对应连接于所述前天车150和所述后天车160上，通过增大所述前天车150和所述后天车160的重量，使得过孔保持在低风险状态。

作为本发明一较佳的实施方式，所述步骤S1具体包括步骤：

S11，获取所述当前天车状态下过孔时的当前已知输入数据及当前实时输入数据；

所述当前已知输入数据包括：导梁10及导梁10上部钢轨的自重q，前天车150的自重P ₁，后天车160的自重P ₂，前支腿120的自重P ₃，尾部司机室170及机内电缆的自重P ₄；

所述当前实时输入数据包括：导梁10的总长度L，所述中支腿130到导梁末端110的距离，后支腿140到所述导梁末端110的距离/>，前支腿120到所述导梁末端110的距离，所述前天车150到所述导梁末端110的距离b ₁，所述后天车160到所述导梁末端110的距离b ₂，所述尾部司机室170及机内电缆重心到所述导梁末端110的距离b ₃，下一孔桥墩到所述导梁末端110的距离/>。

需要注意的是，天车及支腿与导梁末端110间距的变化会引起悬臂端弯矩的变化，从而引发倾覆危险，故需根据实时数据的变化通过算法得出不同状态下的抗倾覆系数后，评估施工风险状态以反馈预警提示。

其中，在开始过孔前，可将当前的已知输入数据提前输入至系统中，其中的自重均为导梁10、天车、支腿等各构件型号中已知的数据，其均是会影响实时抗倾覆安全系数的定量因素，因此本领域技术人员可根据不同型号的架桥机构件数据通过人工提前输入至系统内即可；而当前实时输入数据中导梁10的总长度，天车、支腿、司机室170等各构件到导梁末端110的距离可通过在相应构件上安装激光测距仪传感器（图未示出），并在架桥机导梁末端110安装激光测距仪接收器（图未示出），以得到实时相对距离并通过信号反馈作为系统获取架桥机过孔过程中的当前实时输入数据，而下一孔桥墩到所述导梁末端110的距离用作预估倾覆临界状态时所述前支腿120在下一孔的桥墩上到所述导梁末端110的距离，获取倾覆临界状态时的临界抗倾覆系数时用/>代替/>，可在下一孔的桥墩上安装激光测距仪传感器以获取下一孔桥墩到所述导梁末端110的距离/>，从而将以上各构件的将对距离的数据均用作算法计算实时抗倾覆安全系数的变量因素。

S12，根据公式

获取以中支腿130为支点时的当前悬臂端弯矩；

S13，根据公式

获取以中支腿130为支点时的当前支撑端弯矩；

S14，根据公式

获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁。

值得注意的是，由于架桥机过孔时是以所述后支腿140和所述中支腿130共同受力为导梁10提供支撑，因此以所述中支腿130为支点时所述中支腿130至所述导梁末端110处一段作为整体用作支撑端，而脱离桥墩悬挑设置的所述前支腿120处则作为悬臂端；其中，上述M ₁以及M ₂均为弯矩计算公式，具体为所述中支腿130两侧的荷载到所述中支腿130的弯矩和，其为本领域技术人员所熟知的内容，故此处不作详细赘述。

作为本发明一优选的实施方式，所述步骤S55中获取天车配重值Q具体包括步骤：

S551，根据公式

获取前天车和后天车的目标配重值Q。

应当说明的是，在获取配重方案时，提取所述数据管理系统中的算法以获取目标配重值Q，此获取配重量的公式是基于在满足低风险施工状态时，根据抗倾覆安全系数所需要的弯矩极限值进行反算，在处于低风险施工状态时，抗倾覆安全系数最低需要满足1.8，此时根据M ₂=1.8M ₁进行公式反算推导，得出配重公式Q，其为所述前天车150和所述后天车160所需配重的合计重量，司机室170操控人员根据系统得出的重量反馈给场外技术人员，场外技术人员根据重量配置等重的重物，并分别装配于所述前天车150和所述后天车160上，以完成配重，使得配重后的天车在倾覆临界状态下时的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´也能满足要求；其中，重物可采取碎石袋、混凝土块等。

进一步地，所述步骤S2中具体包括步骤：

S21，根据布设在架桥机上的应力传感器、反力传感器、分布式光纤传感器获取所述当前天车状态下的所述当前实际抗倾覆系数K ₂。

值得注意的是，在实际过孔过程中由于风荷载的影响、导梁10移动过程中因冲击作用产生的动荷载的影响以及导梁10俯仰角实时变化的影响等，均会导致得出的抗倾覆安全系数产生误差，即为理想状态下（无误差时）的理论抗倾覆系数，因此也需获取带来上述误差的部分实时数据如因风荷载的影响产生的对所述导梁10上分布的应力σ ₁，所述后支腿140的支点反力N ₂以及所述导梁10的俯仰角θ；其中，在一个优选的实施方式中，可在导梁10上部安装分布式光纤传感器（图未示出），空间分布率可采用0.5m，通过解调仪（图未示出）实时采集导梁10在运行过程中的应力σ ₁；实时状态下后支腿140的反力N ₂可通过安装于所述后支腿上的反力传感器获取；可在导梁10上安装倾角仪，得到导梁10的实时俯仰角θ，以上数据在计算时可根据分布情况简化于对导梁10上某一点的集中荷载，即作为误差弯矩的计算添加至M ₁和M ₂中，得到当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K ₂，从而供下一步得出抗倾覆影响系数η。

值得一提的是，在另一种优选的实施方式中，可根据过孔算法输出的历史数据值获取一个提示范围，例如：根据过孔次数在抗倾覆系数为某个范围内时，提供过孔参考速度阈值，此时驾驶室的工作人员可根据此参考速度阈值与当前过孔速度进行对比，若当前过孔速度较快，可将速度降低至参考速度阈值，以保证过孔安全性；若当前过孔速度较慢，可将速度提高至参考速度阈值，以节约施工时间。

进一步地，所述步骤S3还包括步骤：

S31，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂大于或等于所述当前理论抗倾覆系数K ₁，赋值η =1。

需要注意的是，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂大于或等于所述当前理论抗倾覆系数K ₁时，此时说明因风荷载、导梁10运行时产生的冲击荷载、俯仰角等对抗倾覆安全系数产生的误差不会造成不利影响，使得η＞1，而出于评估时以较危险的数值作为标准进行判断，因此取K ₂=K ₁，根据公式η=K ₂/K ₁，以赋值η=1。

进一步地，所述步骤S5之后还包括步骤：

S6，手动输入下一孔的预估输入数据，并进入步骤S1，以获取下一孔的过孔方案。

需要说明的是，考虑到实时预警风险的时效性可能受意外因素的影响，例如风荷载、导梁10运行时产生的冲击荷载、俯仰角等对抗倾覆安全系数产生误差，因此在进行下一孔的架桥机过孔前，可将预估的下一孔过孔过程中各构件到导梁末端110的相对距离通过手动提前输入至系统中，以得到预估发生的风险状态，若风险状态处于高风险状态，则可提前调整天车位置或提取算法以得出预估的配重方案，进行提前配重，以减少下一段过孔过程中高风险施工状态的发生率，保障过孔的安全。

本申请提供一优选的实施例如下：

S1，通过安装激光测距仪获取所述当前天车状态下过孔时的当前已知输入数据及当前实时输入数据；所述当前已知输入数据包括：导梁10及导梁10上部钢轨的自重q=10.5KN/m，前天车150的自重P ₁=76KN，后天车160的自重P ₂=76KN，前支腿120的自重P ₃=48KN，尾部司机室170及机内电缆的自重P ₄=16KN；所述当前实时输入数据包括：导梁10的总长度L =75m，所述中支腿130到导梁末端110的距离，后支腿140到所述导梁末端110的距离/>，前支腿120到所述导梁末端110的距离/>，所述前天车150到所述导梁末端110的距离b ₁=54m，所述后天车160到所述导梁末端110的距离b ₂=52m，所述尾部司机室170及机内电缆重心到所述导梁末端110的距离b ₃=5m，下一孔桥墩到所述导梁末端110的距离根据不同桥墩位置视情况获取；根据上述数据得到M ₂和M ₁，采用公式K ₁=M ₂/M ₁获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁；其中，M ₁为以中支腿130为支点时的当前悬臂端弯矩，M ₂为以中支腿130为支点时的当前支撑端弯矩；

S2，通过安装反力计、分布式光纤传感器等监测传感设备，分别实时获取后支腿140的反力、导梁10在运行过程中的中支腿130截面处导梁10的应力情况，以对应获取风荷载、动力荷载、俯仰角等并简化为集中荷载，通过集中荷载到所述中支腿130之间的距离获取对应外界影响因素的弯矩值添加至所述中支腿130两端的弯矩和中，并再次根据公式K ₂=M _2修正/M _1修正得到获取当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K _2；

S3，若K ₂＞K ₁，按照理论值进行评估和调整；若K ₂＜K ₁，采用公式η=K ₂/K ₁获取当前天车状态下的抗倾覆影响系数η；

S4，预估获取当前天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的当前理论临界抗倾覆系数K ₁´，并采用公式K ₂´=K ₁´×η获取当前天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的当前实际临界抗倾覆系数K ₂´；其中，K ₁´=M ₂´/M ₁´，M ₁´为以中支腿130为支点时的当前临界悬臂端弯矩，M ₂´为以中支腿130为支点时的当前临界支撑端弯矩；

S5，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´≥1.5，以所述当前天车状态进行过孔施工；若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂＜1.5，发出回调天车指令，待天车回调至导梁末端110后，返回步骤S1，以获取回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´；进一步地，若所述回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´大于或等于预设倾覆阈值，以所述回调天车状态进行过孔施工；若所述回调天车状态下以中支腿130为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´小于预设倾覆阈值，获取天车配重值Q。

本发明还提供一种架桥机过孔倾覆风险评估系统，包括激光测距装置、数据管理系统及报警装置；其中，

所述激光测距装置包括激光测距接收器和激光测距传感器，所述激光测距接收器安装于导梁末端110，所述激光测距传感器分别安装于前支腿120、中支腿130、后支腿140、前天车150以及后天车160上；

所述数据管理系统与所述激光测距传感器通信连接，所述报警装置与所述数据管理系统电性连接，其中，

所述数据管理系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法的步骤。

需要注意的是，所述激光测距装置用于获取各构件到所述导梁末端110的实时相对距离，所述数据管理系统用于存储所述当前已知输入数据和所述当前实时输入数据，并将所述当前已知输入数据和所述当前实时输入数据通过算法进行处理，以得到抗倾覆系数作为判断因素，从而实现评估预警以及调整指示的功能，保障过孔安全。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法的步骤。

可以理解的是，被处理器执行时实现上述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，因此上述方法的所有实施例均适用于该存储介质，且均能达到相同或相似的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，包括步骤：

S1，采用公式K ₁=M ₂/M ₁获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁；其中，M ₁为以中支腿为支点时的当前悬臂端弯矩，M ₂为以中支腿为支点时的当前支撑端弯矩；

S2，获取所述当前天车状态下的当前实际抗倾覆系数K ₂；

S3，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂小于所述当前理论抗倾覆系数K ₁，采用公式η=K ₂/K ₁获取所述当前天车状态下的抗倾覆影响系数η；

S4，预估获取所述当前天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的当前理论临界抗倾覆系数K ₁´，并采用公式K ₂´=K ₁´×η获取所述当前天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的当前实际临界抗倾覆系数K ₂´；其中，K ₁´=M ₂´/M ₁´，M ₁´为以中支腿为支点时的当前临界悬臂端弯矩，M ₂´为以中支腿为支点时的当前临界支撑端弯矩；

S5，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´大于或等于预设倾覆阈值，以所述当前天车状态进行过孔施工。

2.根据权利要求1所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S5还包括步骤：

S51，若所述当前实际临界抗倾覆系数K ₂´小于所述预设倾覆阈值，发出回调天车指令；

S52，待天车回调至导梁末端后，返回步骤S1，以获取回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的回调实际临界抗倾覆系数K _t2´；

S53，根据所述回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´判断是否大于或等于所述预设倾覆阈值。

3.根据权利要求2所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S53之后包括步骤：

S54，若所述回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´大于或等于所述预设倾覆阈值，以所述回调天车状态进行过孔施工；

S55，若所述回调天车状态下以中支腿为支点时的倾覆临界状态下的所述回调实际临界抗倾覆系数K _t2´小于所述预设倾覆阈值，获取天车配重值Q。

4.根据权利要求3所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括步骤：

S11，获取所述当前天车状态下过孔时的当前已知输入数据及当前实时输入数据；

所述当前已知输入数据包括：导梁及导梁上部钢轨的自重q，前天车的自重P ₁，后天车的自重P ₂，前支腿的自重P ₃，尾部司机室及机内电缆的自重P ₄；

所述当前实时输入数据包括：导梁的总长度L，所述中支腿到导梁末端的距离，后支腿到所述导梁末端的距离/>，前支腿到所述导梁末端的距离/>，所述前天车到所述导梁末端的距离b ₁，所述后天车到所述导梁末端的距离b ₂，所述尾部司机室及机内电缆重心到所述导梁末端的距离b ₃，下一孔桥墩到所述导梁末端的距离/>；

S12，根据公式

获取以中支腿为支点时的当前悬臂端弯矩；

S13，根据公式

获取以中支腿为支点时的当前支撑端弯矩；

S14，根据公式

获取当前天车状态下的当前理论抗倾覆系数K ₁。

5.根据权利要求4所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S55中获取天车配重值Q具体包括步骤：

S551，根据公式

获取前天车和后天车的目标配重值Q。

6.根据权利要求1所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括步骤：

S21，根据布设在架桥机上的应力传感器、反力传感器、分布式光纤传感器获取所述当前天车状态下的所述当前实际抗倾覆系数K ₂。

7.根据权利要求1所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S3还包括步骤：

S31，若所述当前实际抗倾覆系数K ₂大于或等于所述当前理论抗倾覆系数K ₁，赋值η=1。

8.根据权利要求1所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法，其特征在于，所述步骤S5之后还包括步骤：

S6，手动输入下一孔的预估输入数据，并进入步骤S1，以获取下一孔的过孔方案。

9.一种架桥机过孔倾覆风险评估系统，其特征在于，包括激光测距装置、数据管理系统及报警装置；其中，

所述激光测距装置包括激光测距接收器和激光测距传感器，所述激光测距接收器安装于导梁末端，所述激光测距传感器分别安装于前支腿、中支腿、后支腿、前天车以及后天车上；

所述数据管理系统与所述激光测距传感器通信连接，所述报警装置与所述数据管理系统电性连接，其中，

所述数据管理系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法的步骤。

10.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的架桥机过孔倾覆风险评估方法的步骤。