一种管片拼装反力的监测系统、方法以及调整方法技术方案

本发明专利技术公开了一种管片拼装反力的监测系统、方法以及管片调整方法，属于管片装配领域，其利用设置在管片环形或纵向沟槽内的薄膜压力传感器对管片在拼装过程中的接触应力进行检测，并根据区域关系推演获取环向或纵向的拼装反力，以此实现对管片拼装作业过程中其拼装反力的实时监测，进而确保管片装配作业的正常进行运行。本发明专利技术的盾构管片的调整方法，其以拼装反力监测方法为基础，并根据实际施工情况和管片材料制定阈值，并将其与所监测到的拼装反力进行比对，以此作为基础指导管片拼装力的大小调整和姿态控制，实现快速且精确的管片拼装作业，具有良好的实用价值与应用前景。具有良好的实用价值与应用前景。具有良好的实用价值与应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种管片拼装反力的监测系统、方法以及调整方法


[0001]本专利技术属于管片装配领域，具体涉及一种盾构管片拼装反力的监测系统、方法以及调整方法。

技术介绍

[0002]盾构隧道由多个装配式衬砌管片组成，成品管片在盾构施工时，会沿推进方向顶推到位后通过连接件拼装在一起，如图5中所示，此种管片在拼装时，省去了拧螺栓的人工成本，大幅提高了盾构隧道的拼装速率，但是由于管片的拼装过程不可逆。因此，需要在管片拼装过程中实时监测拼装力的大小，有利于对管片的拼装状态进行及时评价和调整。
[0003]具体地，管片拼装反力主要由地层拼装反力、环缝拼装反力和纵缝拼装反力构成。地层拼装反力来自地层和管片的相互作用。每块管片拼装过程中，环缝直接接触会产生平行于拼装方向的接触反力。纵缝在拼装过程中逐渐搭接，产生的拼装反力一方面来源于纵缝接触同步推进产生的摩擦力，另一方面来源于管片楔形接触的产生的沿拼装方向的反力分量。地层拼装反力已有土压力盒等测量手段进行实时监测，但目前还缺少针对环缝拼装反力和纵缝拼装反力的监测方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本专利技术提供了盾构管片拼装反力的监测系统、方法以及调整方法，其利用薄膜压力传感器对拼装过程中的接触应力进行检测，并将其转换成拼装反力，实现对管片拼装过程中拼装反力的实时监测，比以此为基础相应调整管片的拼装姿态。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种管片拼装反力的监测系统，其包括至少一个薄膜压力传感器和对应该薄膜压力传感器设置的采集仪器；
[0006]所述薄膜压力传感器设置在盾构管片环向接缝或纵向接缝处，其与所述采集仪器电连接，用于采集所述薄膜压力传感器的电信号，以此获得管道拼装过程中的纵向或环向接触应力，并根据该接触应力推演得到环向或纵向的拼装反力，实现对管片拼装过程中拼装反力的监测作业。
[0007]作为专利技术的进一步改进，所述薄膜压力传感器有两组，两组薄膜压力传感器分别设置在管片的环向和纵向沟槽中；且
[0008]每组薄膜压力传感器中包括至少两薄膜压力传感器，并对应两组薄膜压力传感器设置有两采集仪器，两所述采集仪器分别与两组薄膜压力传感器电连接。
[0009]作为专利技术的进一步改进，每组中的至少两所述薄膜压力传感器呈等距间隔分布设置在管片的纵缝或横幅的沟槽内。
[0010]作为专利技术的进一步改进，所述薄膜压力传感器与所述采集仪器之间通过缆线连接，该管片的沟槽处伸出连接至采集仪器上。
[0011]在此基础上，本专利技术还出了一种管片拼装反力的监测方法，其包括以下步骤：
[0012]S100：在管片的环向或纵向接触处的沟槽内分别设置至少一个薄膜压力传感器，并设置采集仪器采集薄膜压力传感器的电信号；
[0013]S200：对所述薄膜压力传感器进行标定，获取电信号与接触应力之间的转换关系；
[0014]S300：利用标定后的薄膜压力传感器对管片在拼装过程中的接触应力进行监测；
[0015]S400：根据接触应力数据，获取管片在拼装过程中的拼装反力；
[0016]S500：实现对管片拼装过程中拼装反力的实时监测作业。
[0017]作为专利技术的进一步改进，所述薄膜压力传感器有多个，多个所述薄膜压力传感器呈等距间隔分布在管片环向或纵向的沟槽内。
[0018]作为专利技术的进一步改进，对所述拼装反力的获取过程还包括以下步骤：
[0019]获取管片的环向接触应力和纵向接触应力；
[0020]通过管片的环形接触应力，并根据区域关系推演得到区域范围内的环向拼装反力；
[0021]通过管片的纵向接触应力，根据区域范围内推获得平行于拼装方向的反力之和，并根据材料性质和接触压力协调作用推演得到平行于拼装方向的摩擦力之和，并通过摩擦力和平行于拼装方向的反力获取管片纵向的拼装反力。
[0022]作为专利技术的进一步改进，对所述薄膜压力传感器的标定过程还包括以下步骤：
[0023]利用顶推设备对薄膜压力传感器进行施压，并记录其施加的压力值；
[0024]记录薄膜压力传感器所反馈的电信号；
[0025]根据电信号和压力值获取两者之间的转换关系。
[0026]在此基础上，本专利技术还提出了一种管片调整方法，其包括以下步骤：
[0027]设定管片在拼装过程中的最大阈值和最小阈值；
[0028]利用上述拼装反力监测方法获取管片在拼装过程中的拼装反力数据，并使其与设定的最大阈值和最小阈值进行比对；
[0029]根据拼装反力与最大阈值或最小阈值比对结果，相应调整管片的拼装姿态；
[0030]保持拼装反力位于最大与最小阈值之间对管片进行拼装作业。
[0031]作为专利技术的进一步改进，对拼装反力与最大阈值和最小阈值的比对过程，包括以下步骤：
[0032]若拼装反力位于最大阈值与最小阈值之间，保持拼装反力位于最大与最小阈值之间对管片进行拼装作业。
[0033]若拼装反力大于最大阈值，则根据所检测到的拼装反力的位置，控制顶推机构减少该位置处的位移量和顶推力。
[0034]若拼装反力小于最小阈值，则根据所检测到的拼装反力的位置，则控制顶推机构增加该位置处的位移量和顶推力。
[0035]上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0036]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0037](1)本专利技术的盾构管片拼装反力的监测系统、方法，其利用设置在管片环形或纵向沟槽内的薄膜压力传感器对管片在拼装过程中的接触应力进行检测，并根据区域关系推演获取环向或纵向的拼装反力，以此实现对管片拼装作业过程中其拼装反力的实时监测，进
而确保管片装配作业的正常进行运行。
[0038](2)本专利技术的盾构管片拼装反力的监测系统、方法，其通过多个薄膜压力传感器在纵向或环向中的布置形式，采集管片拼装过程中多点的接触应力数据，以此使得接触应力数据更加全面，并以此推算的拼装反力更加准确。
[0039](3)本专利技术的盾构管片的调整方法，其以拼装反力监测方法为基础，并根据实际施工情况和管片材料制定阈值，并将其与所监测到的反力进行比对，以此作为基础指导管片拼装力的大小调整和姿态控制。
[0040](4)本专利技术的盾构管片拼装反力的监测系统、方法以及调整方法，其整体布置形式简单，监测数据全面，不仅能够实现对拼装过程中拼装力的监测，并还可以次为基础相应调整管片的拼装姿态，实现快速且精确的管片拼装作业，具有良好的实用价值与应用前景。
附图说明
[0041]图1是本专利技术实施例中盾构管片拼装反力的监测系统的整体轴测结构示意图；
[0042]图2是本专利技术实施例中盾构管片拼装反力的监测系统的整体侧视结构示意图；
[0043]图3是本专利技术实施例中盾构管片拼装反力的监测方法的流程图；
[0044]图4是本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管片拼装反力的监测系统，其特征在于，其包括至少一个薄膜压力传感器和对应该薄膜压力传感器设置的采集仪器；所述薄膜压力传感器设置在盾构管片环向接缝或纵向接缝处，其与所述采集仪器电连接，用于采集所述薄膜压力传感器的电信号，以此获得管道拼装过程中的纵向或环向接触应力，并根据该接触应力推演得到环向或纵向的拼装反力，实现对管片拼装过程中拼装反力的监测作业。2.根据权利要求1所述的管片拼装反力的监测系统，其特征在于，所述薄膜压力传感器有两组，两组薄膜压力传感器分别设置在管片的环向和纵向沟槽中；且每组薄膜压力传感器中包括至少两薄膜压力传感器，并对应两组薄膜压力传感器设置有两采集仪器，两所述采集仪器分别与两组薄膜压力传感器电连接。3.根据权利要求2所述的管片拼装反力的监测系统，其特征在于，每组中的至少两所述薄膜压力传感器呈等距间隔分布设置在管片的纵缝或横幅的沟槽内。4.根据权利要求3所述的管片拼装反力的监测系统，其特征在于，所述薄膜压力传感器与所述采集仪器之间通过缆线连接，该管片的沟槽处伸出连接至采集仪器上。5.一种管片拼装反力的监测方法，其特征在于，其包括以下步骤：S100：在管片的环向或纵向接触处的沟槽内分别设置至少一个薄膜压力传感器，并设置采集仪器采集薄膜压力传感器的电信号；S200：对所述薄膜压力传感器进行标定，获取电信号与接触应力之间的转换关系；S300：利用标定后的薄膜压力传感器对管片在拼装过程中的接触应力进行监测；S400：根据接触应力数据，获取管片在拼装过程中的拼装反力；S500：实现对管片拼装过程中拼装反力的实时监测作业。6.根据权利要求5所述的管片拼装反力的监测方法，其特征在于，所述薄膜压力传感器有多个，多个所述薄膜压力传感器呈等距间隔分布在...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖明清，薛光桥，柳献，吴鑫林，赵明应，何应道，张瞾一，师一鸣，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：