CN211979669U - 一种基于bim的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统 - Google Patents

Abstract

一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，本实用新型旨在提供一种利用监测元件测量出试件在荷载试验加载过程中内部变形及裂缝数据，通过数据传输技术将监测数据上传到BIM数据库，并基于BIM软件构建试件的模型，利用BIM数据库对其变形、裂缝参数进行实时赋值、修正，同时与理论计算结果进行实时对比继而对监测异常点做出预警的荷载试验构件内部损伤监测系统。

Description

一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统

技术领域

本实用新型属于荷载试验监测技术领域，尤其涉及一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统。

背景技术

桥梁是公路的纽带和咽喉，直接左右着公路的生命，使用的安全性对国民经济起着举足轻重的作用。而荷载试验最基本的目的是了解桥梁结构的实际工作状态，检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评价，并对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，为桥梁交(竣)工验收提供重要的科学依据以及为桥梁的管养维护提供合理的建议。

基于传统的荷载试验监测系统，在试件内部损伤研究方面，依然存在许多缺陷。对于钢筋混凝土结构，内部损伤包括混凝土开裂、钢筋混凝土分离等，而这些变化由于是发生在内部导致无法直接观测到，导致这方面认识研究不够深入。随着科技的进步，工程技术和系统愈来愈先进，监测系统朝着集成化、智能化、网络化的方向发展。通过BIM技术与监测系统的结合，融合了监测、评估、预警、决策的综合系统将是未来发展的方向。有鉴于此，为提出一种具备集成化、可视化、智能化、网络化等特点的荷载试验构件内部损伤的监测系统，即一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型旨在提供一种利用监测元件测量出试件在荷载试验加载过程中内部变形及裂缝数据，通过数据传输技术将监测数据上传到BIM数据库，并基于BIM软件构建试件的模型，利用BIM数据库对其变形、裂缝参数进行实时赋值、修正，同时与理论计算结果进行实时对比继而对监测异常点做出预警的荷载试验构件内部损伤监测系统。

本实用新型所采用的技术方案如下：一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，包括监测元件、数据采集仪、数据传输模块、BIM模块、预警单元、计算机和电源模块，所述电源模块用于给监测元件供电，所述监测元件与数据采集仪建立连接，数据采集仪与数据传输模块连接，BIM模块构建BIM数据库，BIM数据库与数据传输模块连接，BIM数据库上连接有预警单元，所述计算机与BIM数据库建立连接；

所述监测元件包括裂缝监测元件、变形监测元件，可根据试件不同材料、不同测量精度选用不同类型元件。

优选的,裂缝监测元件选用光纤传感器，优选的变形监测元件选用电阻应变片；所述元件供电源可选用锂电池；所述数据采集仪根据所选用的监测元件的不同而选用不同的类型；

优选的：数据采集仪为光纤传感分析仪或电阻应变仪，数据采集仪用于数据的采集、运算，最终获取试件内部的裂缝、变形物理量；

优选的：数据传输模块选用有线电缆传输；所述BIM模块用于建立试件三维模型，构建BIM数据库；

优选的,BIM模块为Revit软件,所述BIM数据库是通过计算机建立的加载试件三维模型所形成的动态数据库，包含试件的几何、材料、变形等信息，在试件加载过程中根据上传数据完成实时动态变化调整，并设置裂缝宽度、变形阈值，作为监测预警值，当监测值接近超过所设阈值时，系统及时进行预警；所述计算机用于同步显示试件监测点与BIM模型模拟监测点在荷载加载过程中的裂缝、变形信息。

本实用新型的有益效果体现在：

利用BIM技术与荷载试验的结合，改善了传统荷载试验监测系统可视化程度不足的缺点，增强了监测系统的智能化、集成化。荷载试验最基本的目的是了解桥梁结构的实际工作状态，检验桥梁结构整体的施工质量与受力性能，对桥梁结构的正常使用性能、强度、刚度、裂缝等各项指标做出全面的评价，并对桥梁结构的实际承载能力做出科学的评估，为桥梁交(竣)工验收提供重要的科学依据以及为桥梁的管养维护提供合理的建议。

附图说明

图1是基于BIM的荷载试验构件内部损伤监测系统原理图；

图2是基于BIM的荷载试验构件监测框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，包括监测元件、数据采集仪、数据传输模块、BIM模块、预警单元、计算机和电源模块，所述电源模块用于给监测元件供电，所述监测元件与数据采集仪建立连接，数据采集仪与数据传输模块连接，BIM模块构建BIM数据库，BIM数据库与数据传输模块连接，BIM数据库上连接有预警单元，所述计算机与BIM数据库建立连接。

所述监测元件用于监测桥梁载荷试验构件的内部损伤；

所述数据采集仪用于桥梁载荷试验构件的内部损伤数据的采集及运算，并最终获取桥梁载荷试验构件内部的裂缝和变形物理量；

所述数据传输模块将数据采集仪获取的桥梁载荷试验构件内部的裂缝和变形物理量传输给BIM模块构建的BIM数据库；

所述BIM数据库是通过BIM模块建立的加载试件三维模型所形成的动态数据库，包含桥梁载荷试验构件的几何、材料和变形信息，在试件加载过程中根据上传数据完成实时动态变化调整，并设置裂缝宽度、变形阈值，作为监测预警值，当监测值接近超过所设阈值时，系统及时进行预警；监测元件包括裂缝监测元件和变形监测元件。

具体实施方式二：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，本实施例以钢筋混凝土结构试件为例，监测元件包括裂缝监测元件、变形监测元件；

在本实施例中，优选的裂缝监测元件选用光纤传感器，优选的变形监测元件选用电阻应变片；电源模块采用锂电池与监测元件连接供电，供电稳定；

在本实施例中，优选的数据采集仪分别选用光纤传感分析仪、电阻应变仪，用于数据的采集、运算，最终获取试件内部的裂缝、变形物理量，数据采集仪与监测元件连接；

在本实施例中,优选的数据传输模块选用有线电缆传输，数据传输及时稳定，连接计算机端，将数据上传到BIM数据库；所述BIM软件选用Revit，根据试件图纸建立试件三维模型，构建BIM数据库；所述BIM数据库是通过计算机建立的加载试件三维模型所形成的动态数据库，包含试件的几何、材料、变形等信息，在试件加载过程中根据上传数据完成实时动态变化调整，并设置裂缝宽度、变形阈值，作为监测预警值，当监测值接近超过所设阈值时，系统及时进行预警；所述计算机用于同步显示试件监测点与BIM模型模拟监测点的裂缝、变形信息，同时可将试件在各加载阶段理论计算值同步上传得到理论计算BIM模型，进而与实际监测结果进行对比，以验证、修正计算理论。

其应用方法包括以下步骤：

步骤一：根据监测元件确定裂缝、变形监测点数量和位置，监测点应选择可能出现裂缝、钢筋混凝土分离、较大变形位置，根据监测点位置在试件中安装固定裂缝监测元件、变形监测元件，分别编号，确定其空间坐标，并连接电源模块、数据采集仪。

步骤二：根据试件相关图纸，利用BIM软件Revit构建试件三维模型，建立BIM数据库，并在模型中分别设定监测元件对应编号、坐标，同时设定监测指标阈值作为监测预警值，当某监测数据如裂缝宽度接近或超过该阈值时，即触发预警开关，系统随即提醒试验人员。

步骤三：调试数据采集仪，并将数据采集仪连接到计算机，使处理后的监测数据稳定上传到其中一个BIM数据库，保证该BIM数据库内的数据与BIM模型的实时共享。

步骤四：开始加载过程，随着逐步加载，试件发生变形、产生裂缝，监测数据随即上传到共享到BIM模型中，最后以3D形式通过计算机的显示端显示BIM模型中对应监测点位置处裂缝位置、大小和变形情况。

通过BIM监测技术，可以直观的了解到试件在荷载试验中的内部损伤情况，以检验试件结构特性，在此基础上对试件性能做出评价。

Claims (5)

1.一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，其特征在于：包括监测元件、数据采集仪、数据传输模块、BIM模块、预警单元、计算机和电源模块，所述电源模块用于给监测元件供电，所述监测元件与数据采集仪建立连接，数据采集仪与数据传输模块连接，BIM模块构建BIM数据库，BIM数据库与数据传输模块连接，BIM数据库上连接有预警单元，所述计算机与BIM数据库建立连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，其特征在于：所述监测元件包括裂缝监测元件和变形监测元件。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，其特征在于：所述变形监测元件为电阻应变片。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，其特征在于：所述电源模块为锂电池。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁荷载试验构件内部损伤监测系统，其特征在于：所述数据采集仪为光纤传感分析仪或电阻应变仪。

Images