CN218098111U - 一种超大面积结构应力应变监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超大面积结构应力应变监测装置，包括安装固定支架和独立数据分析仪，安装固定支架上部设置有多个电磁波接收触杆，安装固定支架内并排设置有压力传感器和重力传导器，压力传感器和重力传导器均与独立数据分析仪相连，安装固定支架内安装有三维水平传导仪，三维水平传导仪用于控制装置的水平度；安装固定支架外侧安装有用于实现实时风险预警的紧急报警器，独立数据分析仪分别与三维水平传导仪和紧急报警器相连；独立数据分析仪外接有中央控制分析仪，本实用新型可以根据探测范围、深度设置不同的监测点位、触杆长度，保证了检测范围内包含所有的超大面积结构体。

Description

一种超大面积结构应力应变监测装置

技术领域

本实用新型涉及土木施工结构应力监测技术领域，具体涉及一种超大面积结构应力应变监测装置。

背景技术

超大面积结构进行施工时，结构平面面积大、跨度大、结构延展性大，在超大面积结构施工过程中，由于混凝土的收缩作用，易产生结构变形，从而产生渗漏乃至结构不稳定等状况，为了防止结构变形产生，及时发现结构变形及时维护，确保超大面积结构稳定，需采取合理监测措施实时监测以防不可控变形及次生问题产生。

目前现有的应力应变监测装置检测手段主要通过现场实测实量及完成后第三方检测实现，由于场地及施工环节限制，现有仪器因施工步骤及缺少作业面而导致的监测检测范围不足、不全面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超大面积结构应力应变监测装置，可以根据探测范围、深度设置不同的监测点位、触杆长度，保证了检测范围内包含所有的超大面积结构体，解决了现有仪器因施工步骤及缺少作业面而导致的监测检测范围不足、不全面的问题。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种超大面积结构应力应变监测装置，包括安装固定支架和独立数据分析仪，安装固定支架上部设置有多个电磁波接收触杆，安装固定支架内并排设置有压力传感器和重力传导器，压力传感器和重力传导器均与独立数据分析仪相连，安装固定支架内安装有三维水平传导仪，三维水平传导仪用于控制装置的水平度；安装固定支架外侧安装有用于实现实时风险预警的紧急报警器，独立数据分析仪分别与三维水平传导仪和紧急报警器相连；独立数据分析仪外接有中央控制分析仪。

压力感应装置施加预应力于监测点，实时收取监测数据，通过数据分析和反演计算得出结构应力应变数值，结合现场施工参数及结构性能进行智能分析，保证超大面积建筑结构施工质量。本实用新型能够实时监测超大面积结构应力变化，通过与长期监测数据、实验室模拟数据比对，实现从预防控制到险情判断，从施工到使用的全过程管控，及时反馈结构应力情况并进行综合分析，使得对超大面积结构的监测更加实时科学。

作为本实用新型进一步的方案：安装固定支架上部安装有温度测量计，温度测量计与独立数据分析仪相连，温度测量计主要用于监测温度变化所带来的温度荷载，所测得温度值通过传导元件传导回独立数据分析仪，作为综合分析参照。

作为本实用新型进一步的方案：电磁波接收触杆置于独立监测构件独立单元固定螺栓中，共设两组且呈对角分布，电磁波接收触杆包括一节可与接收天线连接的初始接收杆，一节单端连接的终端接收杆，以及根据探测深度配置的若干节中间接收杆连接组成，接收杆内部都内嵌有电磁波接收源及信号传递线路，接收杆端头的连接为螺纹连接，以保证整个外伸式电磁波接收触杆的电磁波信号传递的整体性，初始接收杆一端设有线路接口，终端接收杆一端闭合。

作为本实用新型进一步的方案：紧急报警器设置组合报警和分享报警，并通过中央控制分析仪设置防误触报警，紧急报警器与压力传感器、重力传导器、电磁波接收触杆、三维水平传导仪、温度测量计、独立数据分析仪多项分别相连。

作为本实用新型进一步的方案：压力传感器包括传感器支架，传感器支架上设置有蓄力滑道，蓄力滑道内设置有弹簧，弹簧上端连接有探头，探头下方连接有感应终端，感应终端与独立数据分析仪相连，独立数据与重力传导数据综合分析形成独立数据元。

作为本实用新型进一步的方案：重力传导器又可称为重力自发式回弹传导装置，其结构造型与压力传感器相同，探头自重按模数依次递增，可自行置换。装置探头设不同型号、形态，分别用于日常监测与试验检测需要。装置探头与蓄力滑道、弹簧连接，蓄力滑道及弹簧连接于感应终端，感应终端同独立数据分析仪相连接，所得独立数据与重力传导数据综合分析形成独立数据元。

作为本实用新型进一步的方案：独立数据分析仪，为小型数据接收系统，可就独立监测点位监测信息加以分析汇总，通过对压力传感器、重力传导器所传导数值进行分析统计得出参数函数，依据规范进行对比计算，并充分考虑温度、荷载等外界条件，最终将所得分析数据传送回中央控制分析仪。

作为本实用新型进一步的方案：上述的超大面积结构应力应变监测装置的应用及分析方法，包括以下步骤：结构支模后定位布设安装其监测单元构件，安装后进行标准大气压下非负压测验及负压测算，根据其得数得出数值，控制其在精确控制范围。测定现场同步注浆浆液初凝时间：根据现场同步注浆浆液的初凝时间确定设备的运行是否正常，将正常运行的监测单元件连入中央控制分析仪。通过压力传感器、重力传导器、电磁波接收触杆、三维水平传导仪、温度测量计收集数据，反馈传导至独立数据分析仪进行定点分析，再将独立数据统一传回中央控制分析仪，构建模型量及计算机对比动画进行实时监测。

进一步，包括：

(1)利用砂浆凝结时间测定仪测定现场同步注浆浆液的初凝时间；

(2)根据现场实际情况测定混凝土初凝强度时间，终凝强度时间；

(3)通过对温度的监测，测定实时温度对照结构温度应力进行换算；

(4)将压力传感器、重力传导器、电磁波接收触杆、三维水平传导仪、紧急报警器、温度测量计分别与独立数据分析仪连接，再将独立数据分析仪同中央控制分析仪连接，通过对大量数据的分析比对，得出超大面积结构应力分布图，并将分布数据导入已设置极限应力荷载模型，综合分析监测其应力应变，比对不同应力应变对超大面积结构的影响；

(5)根据导入模型成像结果，结合现场施工参数，得以对超大面积结构实时监控，并采用三维模拟数据分析，及时反馈调整，保证结构的施工使用质量。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型的应力应变监测装置可以应用于大面积结构施工使用全过程，相对于现有的应力应变监测仪器而言，该系统可以发挥结构检测的最大效益，适用于超大面积结构的应力应变监测、检测。

(2)本实用新型可以根据探测范围、深度设置不同的监测点位、触杆长度，保证了检测范围内包含所有的超大面积结构体，解决了现有仪器因施工步骤及缺少作业面而导致的监测检测范围不足、不全面的问题。

(3)本实用新型的单独点位监测装置独立，若任一监测点位产生故障，其余独立监测装置仍可正常进行工作，解决了因其一元件故障而导致整体监测设备罢工的问题。

(4)本实用新型可以对实验室混凝土数据进行比对分析，依据现有结构数据，通过与实验室混凝土同规格雨水、酸碱等条件下混凝土衰变周期及应力应变数据进行比对，设定控制区间超控报警，以实现有效预防。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型整体的结构示意图；

图2是本实用新型压力传感器的结构示意图。

图中：1、安装固定支架；2、压力传感器；21、传感器支架；22、蓄力滑道；23、探头；24、弹簧；25、感应终端；3、重力传导器；4、电磁波接收触杆；5、三维水平传导仪；6、紧急报警器；7、独立数据分析仪；8、温度测量计；9、中央控制分析仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本实用新型为一种超大面积结构应力应变监测装置，包括安装固定支架1和独立数据分析仪7，安装固定支架1上部设置有多个电磁波接收触杆4，安装固定支架1内并排设置有压力传感器2和重力传导器3，压力传感器2和重力传导器3均与独立数据分析仪7相连，安装固定支架1内安装有三维水平传导仪5，三维水平传导仪5用于控制装置的水平度；安装固定支架1外侧安装有用于实现实时风险预警的紧急报警器6，独立数据分析仪7分别与三维水平传导仪5和紧急报警器6相连；独立数据分析仪7外接有中央控制分析仪9。

压力感应装置施加预应力于监测点，实时收取监测数据，通过数据分析和反演计算得出结构应力应变数值，结合现场施工参数及结构性能进行智能分析，保证超大面积建筑结构施工质量。本实用新型能够实时监测超大面积结构应力变化，通过与长期监测数据、实验室模拟数据比对，实现从预防控制到险情判断，从施工到使用的全过程管控，及时反馈结构应力情况并进行综合分析，使得对超大面积结构的监测更加实时科学。

安装固定支架1上部安装有温度测量计8，温度测量计8与独立数据分析仪7相连，温度测量计8主要用于监测温度变化所带来的温度荷载，所测得温度值通过传导元件传导回独立数据分析仪7，作为综合分析参照。

三维水平传导仪5，暨一种可自动调平基座装置，标准大气压下，装置下平台在纵向、横向未呈现水平状态时，纵向、横向水准气泡槽内气泡下方红外线发射器发射的红外线，发射到红外线接收器刻度尺上，同时纵向、横向水准气泡槽内气泡下方另一端红外线发射器发射的红外线发射到红外线接收器刻度尺上位置进行校核，通过红外线发射器、红外线接收器及气泡倾斜角度构件三角函数，计算下平台倾斜角度，通过电脑控制系统启动电机运转，带动螺旋杆转动，调整纵向处于水平状态，提供一种自动调平基座装置，操作简单，工作稳定可靠，并可实时监控整体构件装置、检测装置的安稳性，如激发不正常状态可自动报警。

电磁波接收触杆4置于独立监测构件独立单元固定螺栓中，共设两组且呈对角分布，电磁波接收触杆4包括一节可与接收天线连接的初始接收杆，一节单端连接的终端接收杆，以及根据探测深度配置的若干节中间接收杆连接组成，接收杆内部都内嵌有电磁波接收源及信号传递线路，接收杆端头的连接为螺纹连接，以保证整个外伸式电磁波接收触杆4的电磁波信号传递的整体性，初始接收杆一端设有线路接口，终端接收杆一端闭合。

紧急报警器6设置组合报警和分享报警，并通过中央控制分析仪9设置防误触报警，紧急报警器6与压力传感器2、重力传导器3、电磁波接收触杆4、三维水平传导仪5、温度测量计8、独立数据分析仪7多项分别相连。

压力传感器2包括传感器支架21，传感器支架21上设置有蓄力滑道22，蓄力滑道22内设置有弹簧24，弹簧24上端连接有探头23，探头23下方连接有感应终端25，感应终端25与独立数据分析仪7相连，独立数据与重力传导数据综合分析形成独立数据元。

重力传导器3又可称为重力自发式回弹传导装置，其结构造型与压力传感器2相同，探头23自重按模数依次递增，可自行置换。装置探头23设不同型号、形态，分别用于日常监测与试验检测需要。装置探头23与蓄力滑道22、弹簧24连接，蓄力滑道22及弹簧24连接于感应终端25，感应终端25同独立数据分析仪7相连接，所得独立数据与重力传导数据综合分析形成独立数据元。

独立数据分析仪7，为小型数据接收系统，可就独立监测点位监测信息加以分析汇总，通过对压力传感器2、重力传导器3所传导数值进行分析统计得出参数函数，依据规范进行对比计算，并充分考虑温度、荷载等外界条件，最终将所得分析数据传送回中央控制分析仪9。此设备的应用能够有效的避免因其中某一设备失灵而引起的监测故障，独立监测单元过载设置，并联反传导，因单一监测单元故障所产生的报警可依据相邻及整体监测排查解决，提高整体超大面积结构应力应变监测数据可靠性。

上述的超大面积结构应力应变监测装置的应用及分析方法，包括以下步骤：结构支模后定位布设安装其监测单元构件，安装后进行标准大气压下非负压测验及负压测算，根据其得数得出数值，控制其在精确控制范围。测定现场同步注浆浆液初凝时间：根据现场同步注浆浆液的初凝时间确定设备的运行是否正常，将正常运行的监测单元件连入中央控制分析仪9。通过压力传感器2、重力传导器3、电磁波接收触杆4、三维水平传导仪5、温度测量计8收集数据，反馈传导至独立数据分析仪7进行定点分析，再将独立数据统一传回中央控制分析仪9，构建模型量及计算机对比动画进行实时监测。

进一步，包括：

(1)利用砂浆凝结时间测定仪测定现场同步注浆浆液的初凝时间；

(2)根据现场实际情况测定混凝土初凝强度时间，终凝强度时间；

(3)通过对温度的监测，测定实时温度对照结构温度应力进行换算；

(4)将压力传感器2、重力传导器3、电磁波接收触杆4、三维水平传导仪5、紧急报警器6、温度测量计8分别与独立数据分析仪7连接，再将独立数据分析仪7同中央控制分析仪9连接，通过对大量数据的分析比对，得出超大面积结构应力分布图，并将分布数据导入已设置极限应力荷载模型，综合分析监测其应力应变，比对不同应力应变对超大面积结构的影响；

(5)根据导入模型成像结果，结合现场施工参数，得以对超大面积结构实时监控，并采用三维模拟数据分析，及时反馈调整，保证结构的施工使用质量。

本实用新型的工作原理：所测超大面积结构完成模板支设后，监测点位按规范设置测量放线，确定点位后放置单元监测结构构件，开始实时监测，并测定同步注浆浆液的初凝时间，确定各监测构件运转状态，将正常运转构件连接至中央控制分析仪9。

将所测得数据集中统计至独立数据分析仪7，进行单点分析测算。

将独立数据分析仪7所得数据传导至中央控制分析仪9进行数据分析和反演计算，统计出超大面积结构应力应变统计表，并生成三维应力应变承载模型。

根据三维成像结果，结合现场施工参数，通过压力传感器2、重力传导器3、电磁波接收触杆4、三维水平传导仪5、温度测量计8收集数据，反馈传导至独立数据分析仪7进行定点分析，再将独立数据统一传回中央控制分析仪9，构建模型量及计算机对比动画进行实时监测。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种超大面积结构应力应变监测装置，其特征在于，包括安装固定支架(1)和独立数据分析仪(7)，所述安装固定支架(1)上部设置有多个电磁波接收触杆(4)，安装固定支架(1)内并排设置有压力传感器(2)和重力传导器(3)，压力传感器(2)和重力传导器(3)均与独立数据分析仪(7)相连，安装固定支架(1)内安装有三维水平传导仪(5)，三维水平传导仪(5)用于控制装置的水平度；安装固定支架(1)外侧安装有用于实现实时风险预警的紧急报警器(6)，所述独立数据分析仪(7)外接有中央控制分析仪(9)。

2.根据权利要求1所述的一种超大面积结构应力应变监测装置，其特征在于，所述安装固定支架(1)上部安装有温度测量计(8)，温度测量计(8)与独立数据分析仪(7)相连。

3.根据权利要求1所述的一种超大面积结构应力应变监测装置，其特征在于，所述电磁波接收触杆(4)置于独立监测构件独立单元固定螺栓中，共设两组且呈对角分布。

4.根据权利要求1所述的一种超大面积结构应力应变监测装置，其特征在于，所述紧急报警器(6)设置组合报警和分享报警，并通过中央控制分析仪(9)设置防误触报警。

5.根据权利要求1所述的一种超大面积结构应力应变监测装置，其特征在于，所述压力传感器(2)包括传感器支架(21)，传感器支架(21)上设置有蓄力滑道(22)，蓄力滑道(22)内设置有弹簧(24)，弹簧(24)上端连接有探头(23)，探头(23)下方连接有感应终端(25)，感应终端(25)与独立数据分析仪(7)相连。

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