基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系，BIM桥梁建模过程中，在载荷连接部位、应力增加部位和关键连接部位的全部螺栓垫片或部分螺栓垫片采用多肋多感应螺栓垫片，利用多肋多感应螺栓垫片直接承载连接，相邻多个多肋多感应螺栓垫片的数据线通过数据线与控制器输入端连接，相邻多个多肋多感应螺栓垫片的电源线与电源端连接。在桥梁BIM模型基础上通过在连接构件之间增设和布置多肋多感应螺栓垫片后，能够达到对桥梁及钢结构优化布置需求和实时监控功能。将结构连接面的部分螺栓垫片或者全部螺栓垫片更换为多肋多感应螺栓垫片，能够监控并显示和记录承压结构的应力变化情况，以及压变到临界程度后提供报警信息。

Bridge steel structure system based on BIM optimized monitoring arrangement

The utility model discloses a bridge steel structure system based on BIM optimized monitoring layout. In the process of BIM bridge modeling, all bolt washers or part of bolt washers in load connection parts, stress increase parts and key connection parts are multi rib multi induction bolt washers, which are used to directly carry the connection, and adjacent multi rib multi induction bolt washers are used The data line is connected with the input end of the controller through the data line, and the power line of the adjacent multi rib multi induction bolt gasket is connected with the power end. On the basis of BIM model of bridge, by adding and arranging multi rib and multi induction bolt gasket between connecting members, the optimal arrangement demand and real-time monitoring function of bridge and steel structure can be achieved. It can monitor and record the stress change of pressure bearing structure and provide alarm information when the pressure changes to critical degree.

【技术实现步骤摘要】
基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系
本技术属于桥梁钢结构（单体结构或整个桥梁结构）等领域安全监测技术，具体涉及一种实时采集桥梁钢结构承载构件的各连接点应力变化，以及根据实时汇总的变化数据在BIM模型基础进行桥梁钢结构优化布置的方法，以及用于准确检测钢结构桥梁的变形梯度和应力分布状况。
技术介绍
桥梁（单体结构或整个桥梁结构）等钢结构领域普遍使用连接螺栓固定重要部件，根据承力程度要求，连接螺栓分布密度有所不同。钢结构组合构件通过螺栓连接后，能够影响连接构件稳定性的原因很多，通常在关键部件的适当位置采用传感器等方式来进行状态监控。传感器主要用于监测形变和压力监测，其分布位置和分布密度等因素对钢结构的力学性能都会带来不同影响。对于大型桥梁的钢结构来说，无论是构建过程或是完工后期，都需要经常对主体单元进行逐项监测，受限于传感器的局限性，仍需要检测人员手持检测仪器进行检测时，常有漏检现象的发生，为避免漏检，在检测时需要进行多次检测，检测效率低，并且检测人员长时间手持检测仪器，加重了检测人员的工作强度。尤其是桥梁的钢结构连接的实际缺陷进行在线监测方面仍然存在相当大的困难，检测识别耗时耗力，识别精度低，准确性差、检测效率低。由于传感器的布置方式和布置密度均不能对整个建筑结构进行全面实时监控，一些被忽视的轻微变化可能导致严重的受力不平衡甚至带来灾难后果，而且现有通过布置传感器的方式仅是附着于构建表面用于位移监控或局部压力监控，无法参与各构建强度连接的承力部分。一种对比技术是采用智能涂层传感器进行钢结构实时监测，能够全面对钢构件表面进行全面实时监控，但通常应用于焊接裂纹的监测，其原理是利用钢结构裂纹产生会导致其涂层的电阻改变的原理来探测裂纹的开始和扩展宽度，通过互联网实施在线实时监测、避免漏检现象的发生，该技术不能用于对于主体构件连接关系的监测和具有该功能，由于智能涂层不能参与各构建连接位置承力，所以对于连接构建之间萌生及扩展的应力变形情况不能有效监控。
技术实现思路
本技术针对桥梁钢结构等领域进行大型构建连接时，现有技术不能有效实时监测连接构件之间可能萌生及扩展的应力变形情况的问题，以及现有监测手段不能直接参与连接构件的每个承力点的问题，提供一种应用于连接构件之间且能直接参与连接构件承力点的桥梁及钢结构优化布置方法。实现上述目的所采用的技术方案是采用一种基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系，将桥梁的载荷连接部位或应力增加部位的螺栓垫片替换为多肋多感应螺栓垫片。每个多肋多感应螺栓垫片包括垫片主体，垫片主体设置中心穿孔，在垫片主体的内侧套装有垫片底板，垫片底板也设置中心穿孔。在垫片主体和垫片底板之间依次固定套装有MEMS压力传感器、温度传感器和湿度传感器，各传感器通过信号线与监控系统连接，各传感器的电源线与电源模块连接，MEMS压力传感器的触头与垫片底板内侧面接触；相邻多个多肋多感应螺栓垫片的数据线通过数据总线与控制器输入端连接，相邻多个多肋多感应螺栓垫片的电源线与电源端连接。上述方案还可以增设一个辅助衬板，在辅助衬板上密封分布有数据线总接口、电源线总接口和电源数据线分接口，与数据线总接口和电源线总接口连接的部分数据线和电源线被分别连接于不同的电源数据线分接口，相邻多个多肋多感应螺栓垫片的数据线和电源线汇总于同一载线体贴片并被密封，载线体贴片端部设置有电源数据线分接头与其内部各数据线和电源线连接，载线体贴片通过其电源数据线分接头与辅助衬板上的电源数据线分接口对接。进一步地，在所述垫片主体中心穿孔外侧面向外凸出有环形凸台，环形凸台的外边缘均布有沿径向向外的多根加强肋，各加强肋分别向外延时至垫片主体圆周边缘。进一步地，在垫片底板内侧中心而后者有环形的凸缘，以及在垫片主体内侧面设置有匹配的定位卡槽，垫片底板的凸缘匹配套装于定位卡槽中。在凸缘与定位卡槽匹配套装后，又在凸缘内侧设置有防止其从定位卡槽脱出的宽边，并在宽边内侧的定位卡槽中套装有使垫片底板向外弹出的弹片。本技术的有益效果：本技术在桥梁BIM模型基础上通过在连接构件之间增设和布置多肋多感应螺栓垫片，能够达到对桥梁及钢结构优化布置需求和实时监控功能。将结构连接面的部分螺栓垫片或者全部螺栓垫片更换为多肋多感应螺栓垫片，能够监控并显示和记录承压结构的应力变化情况，以及压变到临界程度后提供报警信息。本技术优化布置方法中涉及的多肋多感应垫片能够直接参与结构连接部位作为承力部件，能够深入了解连接部位的细微变化，探测因局部变形造成垫片不利应力的开始和扩展程度，通过互联网可以有效地实施在线实时监测。本技术能够将垫片分布于主体构件的每个连接部位，从而分布全面且精准，避免漏检现象的发生，检测具有稳定性、全面性和实效性，可以实现自动化监测，使其应用于桥梁钢结构连接监测具有明显的优势，可实现对钢结构结构件的产生裂纹前和裂纹后实时监测、监测其裂纹萌生及扩展情况。由于该垫片完全替代普通垫片进行支撑，所以能够获得最直接的应力情况，而现有传感器检测设备普遍不具有该功能。本技术能够根据垫片周围温度和湿度环境（冷热膨胀等因素影响连接处应力变化）确定其变化是否处于规定范围，从而进行准确监控和预警。附图说明图1是本技术应用桥梁的示意图。图2是桥梁主体A部放大结构示意图。图3是桥梁主体中C部辅梁应用工字钢构件预应力增强结构的实例。图4是本技术优化布置方法构成监测组的示意图。图5是本技术单个垫片的剖面结构示意图。图6是图5的正面结构示意图。图7是图6的D-D剖面结构示意图。图中标号：1为垫片主体，2为传感器装配槽，3为定位卡槽，4为中心穿孔，5为加强肋，6为嵌槽，7为垫片底板，8为凸缘，9为MEMS压力传感器，10为传感器触头，11为螺栓杆体，12为螺栓帽体，13为锁紧螺母，14为内垫片，15为电源信号线束，16为载线体贴片，17为内嵌线束，18为辅助衬板，19为数据线总接口，20为电源线总接口，21为电源数据线分接口，22为载荷构件，23为工字钢构件，24为横向牵引固定座，25为连接板，26为预应力横向拉杆，27为纵向连接固定座，28为预应力纵向拉杆，29为装配孔。具体实施方式实施例1：如图1和图2在BIM桥梁建模过程中，将含有多肋多感应螺栓垫片模型分别设计于BIM模型的载荷连接部位、应力增加部位和关键连接部位中，以BIM模型进行桥梁设计和施工过程中，在载荷连接部位和应力增加部位，关键连接部位或所有连接部位（如图3和图4）的螺栓垫片采用多肋多感应螺栓垫片，采用构件关系进行桥梁钢结构优化布置。图4仅展示桥梁主体特制工字钢通过利用多肋多感应螺栓垫片直接承载连接的结构，该特制工字钢包括腹板、翼板和位于翼板便于的翻板，翼板和翻板上设置有装配孔，相邻翻板之间通过横向预应力构件连接用以增加翼板间的强度，同一翻板通过纵向预应力构件连接用以增加工字钢特定部位的纵向承力强度。其中横向预应力构件包括连接在翻板上的横向牵引固定座，位于横向牵引固定座上有连接板，相邻连接板之间通过增设预应力横向拉杆，纵向预应力构件包括固定在翻板上的至少一对纵向连接固定座，相邻纵向连接固定座之间增设预应力纵向拉杆。从图4结构可以看出，分别在横向牵引固定座的装配孔内安装多肋多感应螺栓垫片，分别在纵向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系，其特征在于，将桥梁的载荷连接部位或应力增加部位的螺栓垫片替换为多肋多感应螺栓垫片，每个多肋多感应螺栓垫片包括垫片主体，垫片主体设置中心穿孔，在垫片主体的内侧套装有垫片底板，垫片底板也设置中心穿孔；在垫片主体和垫片底板之间依次固定套装有MEMS压力传感器、温度传感器和湿度传感器，各传感器通过信号线与监控系统连接，各传感器的电源线与电源模块连接，MEMS压力传感器的触头与垫片底板内侧面接触；相邻多个多肋多感应螺栓垫片的数据线通过数据总线与控制器输入端连接，相邻多个多肋多感应螺栓垫片的电源线与电源端连接。

【技术特征摘要】
2019.03.14 CN 20192032433421.一种基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系，其特征在于，将桥梁的载荷连接部位或应力增加部位的螺栓垫片替换为多肋多感应螺栓垫片，每个多肋多感应螺栓垫片包括垫片主体，垫片主体设置中心穿孔，在垫片主体的内侧套装有垫片底板，垫片底板也设置中心穿孔；在垫片主体和垫片底板之间依次固定套装有MEMS压力传感器、温度传感器和湿度传感器，各传感器通过信号线与监控系统连接，各传感器的电源线与电源模块连接，MEMS压力传感器的触头与垫片底板内侧面接触；相邻多个多肋多感应螺栓垫片的数据线通过数据总线与控制器输入端连接，相邻多个多肋多感应螺栓垫片的电源线与电源端连接。2.根据权利要求1所述的基于BIM优化监测布置的桥梁钢结构体系，其特征在于，还包括一个辅助衬板，在辅助衬板上密封分布有数据线总接口、电源线总接口和电源数据线分接口，与数据线总接口和电源线总接口连接的部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：成子桥，陈钒，郭加付，乔钢，姜华，魏群，王英杰，常剑钊，孙晓冬，
申请(专利权)人：中电建路桥集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11