【技术实现步骤摘要】
转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台
本专利技术属于桥梁安全监测
，尤其涉及一种转体桥梁安全监测预警方法、系统、存储介质、预警平台。
技术介绍
桥梁安全监测分为施工期间与运营期间两种。施工阶段主要为在指定施工工况下，进行必要的现场监测工作，已验证设计参数的正确性和修正下一步施工方案。运营期间监测主要是针对列车荷载、自然环境等短期或长期作用而进行的定期监测，研判桥梁的服役期健康状态。转体桥施工技术愈发成熟，但现在针对转体桥梁这一特定的桥梁施工作业方法在施工期间的监测系统还有待开发。普通现场浇筑梁桥一般只开展沉降、线形、预应力筋张拉控制等必要的监测工作，并且是通过现场人员用纸、笔记录，后期再与纸质图纸数据进行对比，缺乏统一的数据上传及处理平台。现有技术方法下数据的采集量受时间与作业环境的限制，数据采集方式较为原始简单，同时记录的数据易丢失，需要委派专人录入形成电子文件进行保存。现有浇普通箱形桥梁施工监测技术较为落后，监测方法原始简单，缺乏系统平台建设。针对转体桥梁这一特定的桥梁施工，还需在此传统监测基础上进行球铰处受力、转体转动等特殊监测。并利用全面先进监测平台统一管理。具体的缺陷总结如下：(1)转体桥中转动球铰为结构的关键构件，其施工过程中安装精度要求高，施工期间球铰处受力变化大。相对常规箱梁桥，转体桥安全监测应该补充针对球铰施工安装、受力的安全监测工作。(2)数据通过现场施工人员、测量人员的手动记录，易产生人为误差。纸质记录数据保存、传输易受损坏，数据对比不直观。若需要转为...
【技术保护点】
1.一种转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述转体桥梁安全监测预警方法包括以下步骤：/n第一步，对转体桥梁的各个构件进行建模，将拟建建筑进行可视化展示；/n第二步，通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况，并进行全桥的施工期间状态分析，给出施工监测数据的理论参考值；/n第三步，给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值，根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点，开展对施工期间监测工作，并与仿真数据进行对比分析；/n第四步，求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距；/n第五步，通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示，同时自动将危险信号传输。/n
【技术特征摘要】
1.一种转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述转体桥梁安全监测预警方法包括以下步骤：
第一步，对转体桥梁的各个构件进行建模，将拟建建筑进行可视化展示；
第二步，通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况，并进行全桥的施工期间状态分析，给出施工监测数据的理论参考值；
第三步，给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值，根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点，开展对施工期间监测工作，并与仿真数据进行对比分析；
第四步，求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距；
第五步，通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示，同时自动将危险信号传输。
2.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述通过计算机软件模拟不同施工阶段下转体桥梁受力、变形情况，并进行全桥的施工期间状态分析，给出施工监测数据的理论参考值具体包括：
(1)转体桥全桥梁段施工期间的受力与变形，利用Midas/Civil有限元软件，建立桥梁整体结构数值模型，计入实桥材料混凝土编号、钢绞线材料特性、施工和成桥后的支撑条件，以及各计算施工阶段，得到施工全过程的转体桥结构内力、应力和变形的变化规律数据；
(2)球铰钢结构受力与变形，利用ANSYSWorkbench对球铰进行精细化建模；在不同施工工况下，提取当前阶段MIDAS计算的悬臂根部内力结果，设置为球铰模型中间支座梁段两端面的荷载；计算得到球铰处应力、墩帽处混凝土主应力分布规律；通过上、下球铰设置不同组摩擦系数，计算不同情况下球铰转体牵引力理论值；
(3)转体桥全桥施工过程中桥墩的沉降，采用FLAC3D建立桩-土模型，以不同施工阶段下承台及以上结构构件总重作为该模型的荷载条件，计算竖向作用下桥梁结构沉降量、桩体与土体的侧摩阻力、桩体轴力的分布情况；
(4)桥梁施工冬季施工期间混凝土内部温度统计，采用ABAQUS软件建立不同时期、不同截面的桥梁箱型梁段；将现场温度计采集的室外环境与内部洞室温度数据作为软件模拟边界条件，计算在冬期施工过程中箱梁截面混凝土的内部温度。
3.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述给出桥梁各个阶段施工监测数据的理论参考值，根据施工监测技术要求与转体桥施工监测的重、难点，开展对施工期间监测工作，并与仿真数据进行对比分析具体包括：
(1)在桥梁悬臂浇筑阶段，采集每一梁段浇筑完成后预应力筋张拉组数、张拉力数据；
(2)在转体桥成桥过程的特征截面埋设应变传感器，在桥梁各个施工阶段、各个工况下进行应变数据采集，通过公式计算出截面的内力值；
(3)在下球铰正下方埋设水平向与竖向应变传感器，埋设一组水平向与竖向传感器；
(4)在转体桥梁桥墩底面往上距离1m处打入沉降监测点，在监测平面一周内打6个监测点，采集沉降数据；
(5)截面内埋设温度计，两个温度计之间水平距离不超过200mm，同时最外层温度计距内或外表面水平距离不应小于此处钢筋保护层厚度；
(6)在每个撑脚处均安装竖向位移计，位移计通过吸盘与钢撑脚竖向固定，指针指向滑道，转体过程中位移计跟随撑脚滑动；通过采集竖向指针在滑动中产生的竖向位移微小变化，研判桥梁球铰及上部主梁结构是否发生倾斜；
(7)在试转5°及正式转体过程中采集牵引装置牵引力。
4.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距具体包括：
(1)将BIM模型、传感器模型一同导入安全预警云平台，通过空间定位的方法，将应变计监测点位置在BIM模型中进行三维空间定位；
(2)将数值模拟数据及对应的现场监测数据导入云平台，与采集的传感器位置进行关联；同时将现场监测点的图片当做贴图保存于传感器模型属性中，实现模型监测点位置与现场照片对照参考；
(3)以横坐标为施工工况时间，纵坐标为测量值，生成实测数据与模拟数据的对比曲线图形；对于主梁特征截面应力、墩帽球铰应力、桥墩沉降数据，进行实测与模拟数据的平均值、方差、标准差比较，取实测数据最大值与规范值对比；
(4)以横坐标为一天中不同时刻时间，纵坐标为温度测量值，生成箱型梁桥截面混凝土温度分布曲线；利用数据拟合方式进行幂指函数拟合，得到混凝土内部的温度梯度分布，得到冬期预应力管道内筑浆的温度判断条件；
(5)以横坐标为转体过程中不同角度，纵坐标为竖向位移量，生成不同撑脚位移计在转体过程中竖向位移量曲线；观察球铰相对位置处的竖向位移变化规律，判断上球铰及主梁是否有明显倾斜；
(6)通过试转与正式转体时牵引装置牵引力大小比较，与数值模拟不同摩擦系数条件下转动力大小进行比较，求得转体系统的静摩擦系数、动摩擦系数、摩阻力偶距。
5.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述通过对不同阶段、不同位置构件的安全度进行颜色区分显示，同时自动将危险信号传输具体包括：
(1)对于应力数据，将规范值数据的70％作为红色危险阈值，50-70％为橙色预警阈值，50％以下为绿色安全区间；将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对，使应力传感器显示出不同颜色；
(2)对于预应力筋张拉力，以图纸中规定的张拉控制应力值作为标准值，达到该标准值时为100％不透明，其余拉应力值按与标准值的比例进行透明化显示；当张拉应力超过控制值时，预应力筋以红色危险显示；
(3)对于沉降数据，将规范值数据的70％作为红色危险阈值，50-70％为橙色预警阈值，50％以下为绿色安全区间；将不同工况的实测与模拟数据与规范数据进行比对，使应力传感器显示出不同颜色；
(4)对于温度数据，当混凝土内部温度大于10℃时，以绿色显示，进行穿预应力筋及张拉后灌浆；当混凝土内部温度在5-10℃时，冬期施工橙色预警；当混凝土内部温度显示小于5℃时，预应力管道内灌浆封口呈红色危险显示；
(5)对于牵引装置牵引力，以图纸规定的静、动摩擦系数计算出的牵引力理论解上下浮动15％为绿色安全区间；超过理论解15-30％为橙色预警，大于30％为牵引力红色预警；
(6)对于转动过程中上球铰与主梁倾斜量，以撑脚底至滑道之间设计预留位移的50％为预警阈值；在50-75％范围内为橙色预警，当大于75％时，撑停止转动。
6.如权利要求1所述的转体桥梁安全监测预警方法，其特征在于，所述转体桥梁安全监测预警方法还包括：模拟的数据在程序计算的后处理阶段通过选取适当的单元、节点导出；采集的数据通过采集仪器在终端保存、上传云端、下载导出并使用。可利用origin或MATLAB软件，进行两种导出数据生成的图形对比，在软件中通过使用绘图软件自带的函数程序、进行最大值、最小值、期望、均方差、协方差的计算，判断数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：张拥军，胡同旭，刘芸，贾伟，孙盟卓，张启斐，李洪涛，刘洪治，梁金成，王盛，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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