一种桥梁缆索吊装装置安全监测方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种桥梁缆索吊装装置安全监测方法及系统，涉及桥梁施工和监测技术领域。所述系统包括：监控终端和监测设备，监测设备包括倾角仪组、加速度传感器、索力传感器组、风速风向传感器和应变计组。所述方法基于安装于所述监控终端上的数据处理方法实现；所述数据处理方法通过将各个监测设备的实时监测数据直接与预先设置的阈值比较和/或将实时监测数据分析处理后得到的分析处理结果与预先设置的分析结果阈值比较，判断各个监测设备所监测的桥梁缆索吊装装置是否存在风险，并发出风险提示消息。本发明专利技术针对起吊重物吊装姿态、索塔结构的受力、索塔主缆地锚受力形成系统的安全监测方法，解决缆索吊施工过程中多风险源引起的施工安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁缆索吊装装置安全监测方法及系统
本专利技术涉及桥梁施工领域和涉及桥梁施工大型临时结构的安全保障监测
，尤其涉及一种桥梁缆索吊装装置安全监测方法及系统。
技术介绍
缆索吊装法是大跨度拱桥实现自架设施工的主要方法之一，应用在地形条件比较复杂的环境场，如存在峡谷或水深流急的河段、在需要满足船只的顺利通行的通航河流。虽然缆索吊装法施工工艺己经成熟，但随着钢管拱桥跨径增大，缆索吊的吊装能力有限，缆索吊装法施工安全问题日益显著。现有吊装技术的研究方向主要针对大型结构独立式整体吊装施工方法、吊件吊装姿态控制方法以及多台起重机协同吊装方法，并没有关于如何实现缆索吊系统安全监测和吊装作业环境场监测的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种桥梁缆索吊装装置安全监测方法及系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术所述桥梁缆索吊装装置的安全监测系统，所述桥梁缆索吊装装置包括索塔和与所述索塔连接主缆索，所述索塔包括吊塔和扣塔；所述系统包括：监控终端和与所述监控终端连接的监测设备，所述监测设备包括倾角仪组、加速度传感器、索力传感器组、风速风向传感器和应变计组；所述倾角仪组包括设置在吊塔的倾角仪、设置在扣塔的倾角仪和设置在拱肋节段上的倾角仪；所述索力传感器组包括设置在主缆索上的索力传感器、设置在与吊塔连接的扣缆索上的索力传感器、设置在与扣塔连接的扣缆索上的索力传感器和设置在所述桥梁缆索吊装装置背索上的索力传感器；所述风速风向传感器设置在索塔上；所述加速度传感器设置在拱肋节段上；所述应变计组包括设置在地锚处的应变计和设置在索塔底部上的应变计。优选地，所述拱肋节段的中间设置双向倾角仪，所述拱肋节段的中部设置三向加速度传感器；所述吊塔塔顶的两个侧立柱上均设置倾角仪，所述扣塔塔顶的两个侧立柱上均设置倾角仪；所述主缆索上设置的索力传感器为磁通量索力测试传感器。本专利技术基于桥梁缆索吊装装置安全监测系统的安全检测方法，所述方法基于安装于所述监控终端上的数据处理方法实现；所述数据处理方法，具体按照下述步骤实现：通过监控终端获取与所述监控终端连接的各个监测设备在拱肋节段被吊装的施工作业过程中的实时监测数据，将所述实时监测数据直接与预先设置的阈值比较和/或将实时监测数据分析处理后得到的分析处理结果与预先设置的分析结果阈值比较，判断各个监测设备所监测的桥梁缆索吊装装置是否存在风险，如果是，则发出提示消息；如果否，则继续判断。优选地，对扣塔状态的监测，具体为：在扣塔塔顶的两个侧立柱上设置扣塔倾角仪，根据从两个扣塔倾角仪处实时获取的倾角判断扣塔的状态：实时获取两个扣塔倾角仪监测的倾角，根据公式(2)获取扣塔塔顶的位移偏位；当θj≥5°或max{L1/L2，L2/L1}≥2，扣塔在当前施工作业过程中处于高度风险状态，立即发出停止施工，施工人员撤离危险区域的提示；当3°≤θj＜5°或1≤max{L1/L2，L2/L1}＜2，扣塔在当前施工作业过程中处于中度风险状态，发出请施工人员核实扣塔受力状态的提示；当θj＜3°且max{L1/L2，L2/L1}＜1，扣塔处于施工作业过程中的允许状态，不发出报警；Lj表示扣塔侧立柱j塔顶的位移偏位，H表示扣塔的高度，θj表示扣塔倾角仪j监测的倾角，j表示扣塔的侧立柱编号，j＝1或j＝2。更优选地，对吊塔状态的监测，具体为：在吊塔塔顶的两个侧立柱上设置吊塔倾角仪，根据从两个吊塔倾角仪处实时获取的倾角判断吊塔的状态：实时获取两个吊塔倾角仪监测的倾角，根据公式(1)获取吊塔塔顶的位移偏位；当θi′≥10°或max{L1′/L2′，L2′/L1′}≥2时，吊塔在当前施工作业过程中处于高度风险状态，立即发出停止施工，施工人员撤离危险区域的提示；当5°≤θi′＜10°或1≤max{L1′/L2′，L2′/L1′}＜2时，吊塔在当前施工作业过程中处于中度风险状态，发出请施工人员核实吊塔受力状态的提示；当θ′＜5°且max{L1′/L2′，L2′/L1′}＜1时，吊塔处于施工作业过程中的允许状态，不发出报警；Li′表示吊塔侧立柱i塔顶的位移偏位，H′表示吊塔的高度，Lj表示扣塔侧立柱j塔顶的位移偏位，θi′表示吊塔倾角仪i监测的倾角，i表示吊塔的侧立柱编号，i＝1或i＝2，j＝1或j＝2。优选地，对拱肋节段在施工过程中的监测包括基于拱肋节段翻滚角和俯仰角的监测和基于拱肋节段加速度值的监测；基于拱肋节段翻滚角和俯仰角的监测，具体为：在拱肋节段的中间设置一个用于监测翻滚角和俯仰角的双向倾角仪，根据从双向倾角仪处实时获取的倾角值判断拱肋节段的状态；在拱肋节段的施工作业过程中，获取到的实时翻滚角和实时俯仰角均大于等于3°时，拱肋节段处于施工作业过程中的危险状态，发出高度风险报警，同时发出立即停止吊装的提示消息；在拱肋节段的施工作业过程中，获取到的实时翻滚角和实时俯仰角均小于3°时，拱肋节处于施工作业过程中的允许状态，不发出报警；基于拱肋节段加速度值的监测，具体为：在拱肋节段的中间设置三向加速度传感器，根据从三向加速度传感器处实时获取的加速度值判断拱肋节段的状态：获取从拱肋节段开始吊装时刻的加速度值至当前时刻为止各个时刻的加速度值，并将获取的所有加速度值组成集合，判断当前时刻加速度值在所述集合内是否显著，如果是，则拱肋节段在提升过程中和/或水平移动过程中受施工环境扰动影响，拱肋节段在当前时刻为高度风险状态，立即发出停止吊装施工作业的提示；如果否，拱肋节段在当前时刻的状态为施工作业过程中的允许状态，为低度风险，不发出报警。优选地，对桥梁缆索吊装装置在施工作业过程中每处地锚的监测，具体为：在每处地锚内设置应变计，根据应变计监测的实时应力值判断与应变计所监测地锚的状态，具体为：获取从吊装施工作业开始时至当前时刻为止各个时刻某处地锚的应力值，计算得到应力平均值，计算应变计的实时应力值与应力平均值的应力变化幅值；当应力变化幅值≥该地锚设计允许值的50％，该地锚的安全系数小于2，为高度风险状态，发出立即停工的提示；当该地锚设计允许值的20％≤应力变化幅值＜该地锚设计允许值的50％，该地锚处于中度风险状态，吊装作业过程中存在偏载或受力不合理状态，发出请施工人员核实并调整该地锚的提示；当应力变化幅值＜该地锚设计允许值的20％，该地锚处于施工正常状态。优选地，对桥梁缆索吊装装置中索塔的监测包括：对索塔前、后侧的索力受力的监测和对于索塔偏载受力状态的监测；对索塔前、后侧的索力受力的监测，具体为：在与吊塔连接的扣缆索上的索力传感器组ⅰ实时获取索力值组ⅰ、在与扣塔连接的扣缆索上的索力传感器组ⅱ实时获取索力值组ⅱ、在背索上设置索力传感器组ⅲ实时获取索力值组ⅲ，判别方法为：每个索力值组包括两个索力值，两个索力值分别由两个索力传感器监测获取，第一个索力传感器监测位置A的索力值，第二个索力传感器监测位置B的索力值，位置A和位置B分别设置在索塔两侧立柱的拉索上且位置A与位置B呈对称设置；设每个索力值组中的一个索力值为Δδ1，另一个索力值为Δδ2；当max{Δδ1/Δδ2，Δδ2/Δδ1}≥10时，在当前施工作业过程中，索塔前、后侧的索力受力不平衡性显著，索塔处于高度风险状态，立即发出停止施工，发出请施工人员调整索力的提示；当5≤max{Δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁缆索吊装装置的安全监测系统，所述桥梁缆索吊装装置包括索塔和与所述索塔连接主缆索，所述索塔包括吊塔和扣塔，其特征在于，所述系统包括：监控终端和与所述监控终端连接的监测设备，所述监测设备包括倾角仪组、加速度传感器、索力传感器组、风速风向传感器和应变计组；所述倾角仪组包括设置在吊塔的倾角仪、设置在扣塔的倾角仪和设置在拱肋节段上的倾角仪；所述索力传感器组包括设置在主缆索上的索力传感器、设置在与吊塔连接的扣缆索上的索力传感器、设置在与扣塔连接的扣缆索上的索力传感器和设置在所述桥梁缆索吊装装置背索上的索力传感器；所述风速风向传感器设置在索塔上；所述加速度传感器设置在拱肋节段上；所述应变计组包括设置在地锚处的应变计和设置在索塔底部上的应变计。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁缆索吊装装置的安全监测系统，所述桥梁缆索吊装装置包括索塔和与所述索塔连接主缆索，所述索塔包括吊塔和扣塔，其特征在于，所述系统包括：监控终端和与所述监控终端连接的监测设备，所述监测设备包括倾角仪组、加速度传感器、索力传感器组、风速风向传感器和应变计组；所述倾角仪组包括设置在吊塔的倾角仪、设置在扣塔的倾角仪和设置在拱肋节段上的倾角仪；所述索力传感器组包括设置在主缆索上的索力传感器、设置在与吊塔连接的扣缆索上的索力传感器、设置在与扣塔连接的扣缆索上的索力传感器和设置在所述桥梁缆索吊装装置背索上的索力传感器；所述风速风向传感器设置在索塔上；所述加速度传感器设置在拱肋节段上；所述应变计组包括设置在地锚处的应变计和设置在索塔底部上的应变计。2.根据权利要求1所述桥梁缆索吊装装置的安全监测系统，其特征在于，所述拱肋节段的中间设置双向倾角仪，所述拱肋节段的中部设置三向加速度传感器；所述吊塔塔顶的两个侧立柱上均设置倾角仪，所述扣塔塔顶的两个侧立柱上均设置倾角仪；所述主缆索上设置的索力传感器为磁通量索力测试传感器。3.一种基于如权利要求2任意一项所述桥梁缆索吊装装置的安全监测系统的安全检测方法，其特征在于，所述方法基于安装于所述监控终端上的数据处理方法实现；所述数据处理方法，具体按照下述步骤实现：通过监控终端获取与所述监控终端连接的各个监测设备在拱肋节段被吊装的施工作业过程中的实时监测数据，将所述实时监测数据直接与预先设置的阈值比较和/或将实时监测数据分析处理后得到的分析处理结果与预先设置的分析结果阈值比较，判断各个监测设备所监测的桥梁缆索吊装装置是否存在风险，如果是，则发出提示消息；如果否，则继续判断。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，对扣塔状态的监测，具体为：在扣塔塔顶的两个侧立柱上设置扣塔倾角仪，根据从两个扣塔倾角仪处实时获取的倾角判断扣塔的状态：实时获取两个扣塔倾角仪监测的倾角，根据公式(2)获取扣塔塔顶的位移偏位；当θj≥5°或max{L1/L2，L2/L1}≥2，扣塔在当前施工作业过程中处于高度风险状态，立即发出停止施工，施工人员撤离危险区域的提示；当3°≤θj＜5°或1≤max{L1/L2，L2/L1}＜2，扣塔在当前施工作业过程中处于中度风险状态，发出请施工人员核实扣塔受力状态的提示；当θj＜3°且max{L1/L2，L2/L1}＜1，扣塔处于施工作业过程中的允许状态，不发出报警；Lj表示扣塔侧立柱j塔顶的位移偏位，H表示扣塔的高度，θj表示扣塔倾角仪j监测的倾角，j表示扣塔的侧立柱编号，j＝1或j＝2。5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，对吊塔状态的监测，具体为：在吊塔塔顶的两个侧立柱上设置吊塔倾角仪，根据从两个吊塔倾角仪处实时获取的倾角判断吊塔的状态：实时获取两个吊塔倾角仪监测的倾角，根据公式(1)获取吊塔塔顶的位移偏位；当θi′≥10°或max{L1′/L2′，L2′/L1′}≥2时，吊塔在当前施工作业过程中处于高度风险状态，立即发出停止施工，施工人员撤离危险区域的提示；当5°≤θi′＜10°或1≤max{L1′/L2′，L2′/L1′}＜2时，吊塔在当前施工作业过程中处于中度风险状态，发出请施工人员核实吊塔受力状态的提示；当θ′＜5°且max{L1′/L2′，L2′/L1′}＜1时，吊塔处于施工作业过程中的允许状态，不发出报警；Li′表示吊塔侧立柱i塔顶的位移偏位，H′表示吊塔的高度，Lj表示扣塔侧立柱j塔顶的位移偏位，θi′表示吊塔倾角仪i监测的倾角，i表示吊塔的侧立柱编号，i＝1或i＝2，j＝1或j＝2。6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，对拱肋节段在施工过程中的监测包括基于拱肋节段翻滚角和俯仰角的监测和基于拱肋节段加速度值的监测；基于拱肋节段翻滚角和俯仰角的监测，具体为：在拱肋节段的中间设置一个用于监测翻滚角和俯仰角的双向倾角仪，根据从双向倾角仪处实时获取的倾角值判断拱肋节段的状态；在拱肋节段的施工作业过程中，获取到的实时翻滚角和实时俯仰角均大于等于3°时，拱肋节段处于施工作业过程中的危险状态，发出高度风险报警，同时发出立即停止吊装的提示消息；在拱肋节段的施工作业过程中，获取到的实时翻滚角和实时俯仰角均小于3°时，拱肋节处于施工作业过程中的允许状态，不发出报警；基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世安，董向前，廖雅杰，张立龙，刘伟，桂晓华，李伟，王国华，杨弘卿，唐朱宁，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，李世安，
类型：发明
国别省市：北京,11