岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，包括：筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统、筒壁应力监测系统、土压力和水压力监测系统；所述筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统和筒壁应力监测系统布置在钢圆筒内壁，土压力和水压力监测系统布置在钢圆筒外壁。本发明专利技术可以全面获岛壁各部分钢圆筒的受力变形信息，分析钢圆筒结构在人工岛各个施工工序下的受力，变形发生发展情况，从而控制施工进度，优化施工工艺，保证岛壁结构的安全、稳定。

【技术实现步骤摘要】
岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统
本专利技术涉及监测方法
，具体涉及一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统。
技术介绍
大直径薄壁钢圆筒，高度35～40m，直径25m～35m，筒壁厚度约20mm，作为海中快速成岛技术的岛壁结构，成功应用于港珠澳大桥人工岛和深中通道人工岛。大直径薄壁钢圆筒位于岛壁位置，其外侧临海，内侧为岛体施工面，两侧通过副格弧形板与其他钢圆筒相连，筒身受力工况差异较大；为了保证成岛过程中岛壁结构的安全稳定性，需要对薄壁钢圆筒结构进行监测。目前，对于钢圆筒的变形监测领域仍属空白。
技术实现思路
为了全面掌握大直径薄壁钢圆筒的受力变形状态，保证岛壁结构的安全稳定，本专利技术提供一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，以全面获取钢圆筒各部分的受力变形信息。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，包括：筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统、筒壁应力监测系统、土压力和水压力监测系统；所述筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统和筒壁应力监测系统布置在钢圆筒内壁，土压力和水压力监测系统布置在钢圆筒外壁；所述筒身变形多段式自动监测系统，采用倾角仪传感器，在钢圆筒内壁上沿钢圆筒筒身轴向间隔布置传感器固定构件，每个传感器固定构件中分别安装一个倾角仪传感器；倾角仪传感器的线缆穿过钢圆筒内壁上的横肋上的通孔竖直向上引至筒顶，置于仪器箱中；所述倾角仪传感器及其缆线采用保护构件进行保护，保护构件采用槽钢，槽钢的底部以斜脚封闭，槽钢两侧焊接有角钢，通过角钢焊接在钢圆筒筒壁上，槽钢沿传感器固定构件的轴向安装轨迹布置，将所有传感器固定构件以及从传感器固定构件中引出的倾角仪传感器线缆封闭在其内；所述筒身变形手动监测系统，采用测斜管，沿钢圆筒轴向在钢圆筒内壁上的横肋上开设有用于安装测斜管的通孔，所述测斜管贯穿安装在横肋上的通孔中，测斜管底端至钢圆筒底部的下加强板上边沿，测斜管顶端至钢圆筒顶部的上加强板下边沿，在测斜管底端安装管靴，管靴焊接在钢圆筒筒壁上，自管靴顶部沿测斜管向上间隔在钢圆筒内壁上交替焊接保护管与螺柱；测斜管由多节测斜管单管通过管箍拼接，所述保护管套装在测斜管的管箍连接处，在螺柱上安装卡扣并通过螺母使卡扣扣住测斜管，卡扣与测斜管接触处垫有橡胶垫；所述筒壁应力监测系统，采用静态应变计，在钢圆筒下沉面以上的筒壁上至少布置一个环向应变计和一个竖向应变计，下沉面以下的筒壁上至少布置一个环向应变计和多个竖向应变计，多个竖向应变计等间距布置，环向应变计布置于横肋上方竖向应变计一侧位置；所述应变计安装在应变计基座上，并安装保护盒进行保护，保护盒内填充泡沫胶；应变计的线缆理顺并向上引至筒顶，置于仪器箱中；应变计线缆采用槽钢作为保护构件进行保护，槽钢两侧焊接有角钢，通过角钢焊接在钢圆筒筒壁上，相应的，在钢圆筒内壁上的横肋上开设有对应的通孔，使应变计线缆能够贯穿横肋向上引出；所述土压力和水压力监测系统，采用土压力盒与渗压计，土压力盒与渗压计安装于钢圆筒下沉面以下的外壁区域上，土压力盒和渗压计的线缆通过槽钢进行保护，沿槽钢竖直向上引至筒顶，置于仪器箱中。在上述技术方案中，所述传感器固定构件由钢管和焊接在钢管两侧的两片角钢构成，钢管底端由铁片封闭并在铁片中心开设通孔，钢管内径比倾角仪传感器外径大5mm，铁片中心的通孔的直径比倾角仪传感器底部固定螺母直径大，安装时将角钢边缘焊接在钢圆筒筒壁上。在上述技术方案中，单个槽钢的长度等于钢圆筒内壁上的横肋之间的间距，槽钢的端部要连接至横肋，与横肋上的开孔相对，从而全面保护线缆，防止线缆外露。在上述技术方案中，槽钢的宽度优选为0.3-0.5m。在上述技术方案中，横肋上的开孔的孔径优选为5-8cm。在上述技术方案中，所述测斜管的单管标准长度1-3m，内嵌十字槽，拼接时，测斜管端头接入管箍部位预先涂抹胶水，然后插入管箍进行对接，对接后再缠绕防水胶布。在上述技术方案中，所述卡扣为“Ω”型，由金属片弯曲而成，其中部为弯曲段，弯曲段两侧具有侧翼，每个侧翼上均设置有开孔。在上述技术方案中，所述螺柱的一端焊接于钢圆筒内壁，用于与“Ω”型卡扣侧翼上的开孔配套安装。在上述技术方案中，所述保护管由钢管与角钢焊接组成，钢管两侧焊接角钢形成两翼，角钢底面与钢管底面齐平，该保护管用于保护测斜管的管箍连接处。在上述技术方案中，所述管靴由钢管与角钢组成，钢管两侧焊接角钢形成两翼，角钢底面与钢管底面齐平，钢管底端呈楔形，并具有底盖，以保护测斜管底部，避免钢圆筒振沉时测斜管劈裂破坏。在上述技术方案中，所述土压力和水压力监测系统的槽钢沿钢圆筒轴向设置，沿槽钢纵向每间距3-6m为一个监测高度面，每个监测高度面横向设置两个监测点位，每个监测高度面的两个监测点位以槽钢为对称轴对称布置，每个监测点位布置一个土压力盒和一个渗压计，槽钢的两侧对应位置设置有通孔，以使土压力盒和一个渗压计线缆进入槽钢。在上述技术方案中，土压力盒与渗压计安装在基座上，通过基座与钢圆筒外壁固定，硬链接处采用海绵橡胶进行缓冲，土压力盒与渗压计缝隙处、电缆接头处均用粘弹体包裹。本专利技术的优点和有益效果为：本专利技术的岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，在钢圆筒内壁上布置了筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统和筒壁应力监测系统，在钢圆筒外壁上布置了土压力和水压力监测系统，通过采用不同的监测手段，能够全面获岛壁各部分钢圆筒的受力变形信息，保证岛壁结构的安全稳定。钢圆筒各监测系统，结构稳定，制作和安装简便，成本低。附图说明图1是筒身变形多段式自动监测系统的结构示意图。图2是筒身变形多段式自动监测系统中传感器固定构件的俯视结构示意图。图3是筒身变形多段式自动监测系统中传感器固定构件的侧视结构示意图。图4是筒身变形手动监测系统的安装结构示意图。图5是图4中保护管处的局部放大结构图。图6是图4中卡扣处的局部放大结构图。图7.1是图4中卡扣的正视结构图。图7.2是图4中卡扣的俯视结构图。图8.1是图4中保护管的正视结构图。图8.2是图4中保护管的俯视结构图。图9.1是图4中管靴的侧视结构图。图9.2是图4中管靴的俯视结构图。图10是筒壁应力监测系统的安装结构示意图。图11是土压力和水压力监测系统的安装结构示意图。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，包括：筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统、筒壁应力监测系统、土压力和水压力监测系统。所述筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统和筒壁应力监测系统布置在钢圆筒内壁，土压力和水压力监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，其特征在于，包括：/n筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统、筒壁应力监测系统、土压力和水压力监测系统；所述筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统和筒壁应力监测系统布置在钢圆筒内壁，土压力和水压力监测系统布置在钢圆筒外壁；/n所述筒身变形多段式自动监测系统，采用倾角仪传感器，在钢圆筒内壁上沿钢圆筒筒身轴向间隔布置传感器固定构件，每个传感器固定构件中分别安装一个倾角仪传感器；倾角仪传感器的线缆穿过钢圆筒内壁上的横肋上的通孔竖直向上引至筒顶，置于仪器箱中；所述倾角仪传感器及其缆线采用保护构件进行保护，保护构件采用槽钢，槽钢的底部以斜脚封闭，槽钢两侧焊接有角钢，通过角钢焊接在钢圆筒筒壁上，槽钢沿传感器固定构件的轴向安装轨迹布置，将所有传感器固定构件以及从传感器固定构件中引出的倾角仪传感器线缆封闭在其内；/n所述筒身变形手动监测系统，采用测斜管，沿钢圆筒轴向在钢圆筒内壁上的横肋上开设有用于安装测斜管的通孔，所述测斜管贯穿安装在横肋上的通孔中，测斜管底端至钢圆筒底部的下加强板上边沿，测斜管顶端至钢圆筒顶部的上加强板下边沿，在测斜管底端安装管靴，管靴焊接在钢圆筒筒壁上，自管靴顶部沿测斜管向上间隔在钢圆筒内壁上交替焊接保护管与螺柱；测斜管由多节测斜管单管通过管箍拼接，所述保护管套装在测斜管的管箍连接处，在螺柱上安装卡扣并通过螺母使卡扣扣住测斜管，卡扣与测斜管接触处垫有橡胶垫；/n所述筒壁应力监测系统，采用静态应变计，在钢圆筒下沉面以上的筒壁上至少布置一个环向应变计和一个竖向应变计，下沉面以下的筒壁上至少布置一个环向应变计和多个竖向应变计，多个竖向应变计等间距布置，环向应变计布置于横肋上方竖向应变计一侧位置；所述应变计安装在应变计基座上，并安装保护盒进行保护，保护盒内填充泡沫胶；应变计的线缆理顺并向上引至筒顶，置于仪器箱中；应变计线缆采用槽钢作为保护构件进行保护，槽钢两侧焊接有角钢，通过角钢焊接在钢圆筒筒壁上，相应的，在钢圆筒内壁上的横肋上开设有对应的通孔，使应变计线缆能够贯穿横肋向上引出；/n所述土压力和水压力监测系统，采用土压力盒与渗压计，土压力盒与渗压计安装于钢圆筒下沉面以下的外壁区域上，土压力盒和渗压计的线缆通过槽钢进行保护，沿槽钢竖直向上引至筒顶，置于仪器箱中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种岛壁大直径薄壁钢圆筒综合监测系统，其特征在于，包括：
筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统、筒壁应力监测系统、土压力和水压力监测系统；所述筒身变形多段式自动监测系统、筒身变形手动监测系统和筒壁应力监测系统布置在钢圆筒内壁，土压力和水压力监测系统布置在钢圆筒外壁；
所述筒身变形多段式自动监测系统，采用倾角仪传感器，在钢圆筒内壁上沿钢圆筒筒身轴向间隔布置传感器固定构件，每个传感器固定构件中分别安装一个倾角仪传感器；倾角仪传感器的线缆穿过钢圆筒内壁上的横肋上的通孔竖直向上引至筒顶，置于仪器箱中；所述倾角仪传感器及其缆线采用保护构件进行保护，保护构件采用槽钢，槽钢的底部以斜脚封闭，槽钢两侧焊接有角钢，通过角钢焊接在钢圆筒筒壁上，槽钢沿传感器固定构件的轴向安装轨迹布置，将所有传感器固定构件以及从传感器固定构件中引出的倾角仪传感器线缆封闭在其内；
所述筒身变形手动监测系统，采用测斜管，沿钢圆筒轴向在钢圆筒内壁上的横肋上开设有用于安装测斜管的通孔，所述测斜管贯穿安装在横肋上的通孔中，测斜管底端至钢圆筒底部的下加强板上边沿，测斜管顶端至钢圆筒顶部的上加强板下边沿，在测斜管底端安装管靴，管靴焊接在钢圆筒筒壁上，自管靴顶部沿测斜管向上间隔在钢圆筒内壁上交替焊接保护管与螺柱；测斜管由多节测斜管单管通过管箍拼接，所述保护管套装在测斜管的管箍连接处，在螺柱上安装卡扣并通过螺母使卡扣扣住测斜管，卡扣与测斜管接触处垫有橡胶垫；
所述筒壁应力监测系统，采用静态应变计，在钢圆筒下沉面以上的筒壁上至少布置一个环向应变计和一个竖向应变计，下沉面以下的筒壁上至少布置一个环向应变计和多个竖向应变计，多个竖向应变计等间距布置，环向应变计布置于横肋上方竖向应变计一侧位置；所述应变计安装在应变计基座上，并安装保护盒进行保护，保护盒内填充泡沫胶；应变计的线缆理顺并向上引至筒顶，置于仪器箱中；应变计线缆采用槽钢作为保护构件进行保护，槽钢两侧焊接有角钢，通过角钢焊接在钢圆筒筒壁上，相应的，在钢圆筒内壁上的横肋上开设有对应的通孔，使应变计线缆能够贯穿横肋向上引出；
所述土压力和水压力监测系统，采用土压力盒与渗压计，土压力盒与渗压计安装于钢圆筒下沉面以下的外壁区域上，土压力盒和渗压计的线缆通过槽钢进行保护，沿槽钢竖直向...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇晓强，刘和文，高潮，陈智军，刘馨，
申请(专利权)人：中交天津港湾工程研究院有限公司，中交第一航务工程局有限公司，天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12