一种支架下沉监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种支架下沉监测系统，属于支架下沉监测技术领域，包括传感器子系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据库子系统、数据处理与控制子系统和安全评价与预警子系统，传感器子系统设置在支架上对支架下沉的数据进行有定时间段采集和定阈值采集。本发明专利技术采用自动化监测系统，大大提高了工作效率，减少测量人员、仪器的投入；且能够实时提供支架沉降数据，当支架沉降值达到设定的限值时能够及时发出预警；还能够对采集的数据进行汇总分析，形成各种图标和报告。实现了支架沉降数据的及时性、合理性、可控性，有效保证了支架的安全性，提升了桥梁施工技术管理水平。提升了桥梁施工技术管理水平。提升了桥梁施工技术管理水平。

【技术实现步骤摘要】
一种支架下沉监测系统


[0001]本专利技术涉及支架下沉监测
，尤其涉及一种支架下沉监测系统。

技术介绍

[0002]桥梁建成后随着运营时间的推移,桥梁各构件将面临各种损伤及内力状态的改变，相应桥梁的刚度和承载能力就会出现不同程度的衰减，这些损伤和内力状态的改变如果能够被预先警告获知，并且及时进行适当的调整、维护、维修，就不会危及桥梁结构的运营安全，否则在长期疲劳下，多种因素耦合作用可能导致灾难性事故。
[0003]桥梁设施是一个国家的重要基础设施，也是一个投资巨大的产业，作为交通运输网络的重要节点，桥梁设施在国民经济生活中具有十分重要的地位。桥梁设施在长期的使用过程中，由于环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等灾害因素的耦合作用,将不可避免地导致结构和系统的损伤累积和抗力衰减，从而抵抗自然灾害，甚至正常环境作用的能力下降，极端情况下可能引发灾难性的突发事故。对于大型桥梁结构而言，由于其大跨、动载、构造复杂等结构特点，使其力学行为复杂，在大桥的使用过程中，又受到车辆荷载、风载、冲击振动等复合载荷作用，再加上环境气候的氧化、腐蚀、材料老化等因素的影响，将使桥梁的结构健康状态逐渐发生变化。
[0004]当桥梁在对局部质量严重退化的结构进行维修更新时，由于不能对结构各构件的损伤状况做出准确的评估,常常不得不过于保守的对可能有问题的部件予以全部更换，造成不必要的材料浪费和经济损失。因此，如果不能对桥梁结构的健康状态进行及时监测评估，则难以及时发现并消除桥梁结构的安全隐患。一旦桥梁局部失效或整体承载能力不足，势必会影响桥梁结构的正常使用，甚至造成灾难性的重大事故，造成重大的人员和经济损失。
[0005]为实时掌控大桥的安全使用状况,辅助大桥管理和养护,构建一个技术先进、措施合理、实用经济、易于管理、开放兼容、符合运营环境和结构特性的桥梁结构在线健康监测系统是十分必要的。
[0006]对于桥梁现浇支架的沉降观测，目前普遍的做法是：在支架上布置观测点，由测量人员分阶段进行多次数据采集，再对数据进行计算分析，最终得出支架沉降值。该做法测量工作量大，需要较多的测量人员和测量设备；测量作业及测量精度易受天气等因素影响；数据计算、分析工作繁琐，无法实时反应沉降数据，支架沉降量超过允许值时，无法及时通知技术管理人员。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种支架下沉监测系统，解决现有支架下沉监测工作量大，无法实时反馈沉降数据和分析繁琐的技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种支架下沉监测系统，包括传感器子系统、数据采集子系统、数据传输子系统、
数据库子系统、数据处理与控制子系统和安全评价与预警子系统，传感器子系统设置在支架上对支架下沉的数据进行有定时间段采集和定阈值采集，传感器子系统的输出端与数据采集子系统连接，数据采集子系统用于采集传感器子系统上的数据，数据采集子系统的输出端与数据传输子系统连接，数据传输子系统将数据采集子系统采集的数据传给数据库子系统进行存储，数据处理与控制子系统和安全评价与预警子系统均与数据库子系统连接，数据处理与控制子系统对数据库子系统内的数据进行过滤和二次处理，并用原始数据和曲线进行展示，安全评价与预警子系统用于对采集的数据进行统计分析，在特定的环境温度和荷载作用下，在应力和应变达到限值的时候发出预警。
[0010]进一步地，传感器子系统中采用力水测量系统进行测量，力水测量系统由若干个力水装置通过一根充满液体的PU管连接在一起，最后连接到一个储液罐上，储液罐的容量比管线的容量大，有效减少管线容量因温度变化导致的细微变化所带来的影响，将储液罐及其附近的力水装置视作基点，基点必须安装在垂直位移相对稳定或者可以通过人工手段测量确定的位置，查看测点力水装置的压力变化直接测得该点的相对沉降；
[0011]力水测量系统采集计算的原理为，根据连通管原理，力水测量系统搭建完成后各测点基本处于同一标高，当连通管的末端密封后，整个通液管路中的液体是不流动的，当测点随结构沉降或隆起时，测点相对于基点储液罐中的液面的相对高差即产生变化，测点测值相应改变，此改变量即为相应测点的相对沉降量，
[0012]变量计算公式:
[0013]Ah＝(h
‑
ho)
‑
(H
‑
Ho)
[0014]式中:Ah为当前时刻测点计算值，即相对变形展示值，单位为KPa，h为测点当前时刻测量值，单位为KPa，ho为测点初始时刻测量值，单位为KPa，H为基点当前时刻测量值，单位为KPa，Ho为基点初始时刻测量值，单位为KPa。
[0015]进一步地，力水测量系统安装前先设置监测基准点，然后设置监测点，设置监测基准点的具体过程为：力水装置的基点水箱需设置在稳定点，基准点选取在岸边坝上，3条测线共放置3个测点，通过智能控制获取同一时刻的测量值，以消除由于测量时间不一致而引起的量测误差，另外，为消除大气压、温度的影响，应考虑在连通管中注入清洁、消毒、消应力的蒸馏水作为液体以克服毛细现象，并采用封闭的连通管测量系统，通过空气连接软管达到大气压力的均衡，在布设连通管系统时，优化纵向水管、基准点液面、测点处测量管液面三者之间的相对位置高度，通过最大限度地降低测量管的高度，并用温度传感器直接量测液体温度，加入温度改正系数以克服温度的影响；
[0016]设置监测点的具体过程为，连通管测点布设在钢管桩上同时作为沉降测点，共选取3条测线，第一条测线设置在约500米钢便桥下方钢管桩处，间隔20米设置一个测点，共24个测点，第二条测线设置在右侧主墩纵线上，至岸边坝上约300余米，每隔约12米设置一个测点，共24个测点，第三条测线设置在左侧主墩纵线上，至岸边坝上约300余米，每隔约12米设置一个测点，共24个测点。
[0017]进一步地，力水测量系统安装前需要对力水装置检测和安装点位确定，
[0018]力水装置检测过程为：对力水装置进行测试并记录，测试过程中可以顺便对对力水装置进行编号并标记，若测值在未有明显扰动情况下跳动大，变化幅度超过0.05KPa，不得在项目现场使用，检测过程应轻拿轻放，严禁磕、摔、碰、撞，储液罐使用前需要清洗；
[0019]安装点位确定的过程为：基点应选择离沉降点位最近的稳定的点，现场安装前，仪器安装点位需进行高程测量，力水装置安装位置安装水平线应精确控制，各测点之间标高相对误差在10mm内，安装后力水装置高度误差在10cm以内，保证后续力水装置的量程使用率最高，高程确定有以下两种方法:
[0020]a.水准仪测量，水准仪通过调平，使得看到的都是同一水平面，水准仪前后都摆放的有水平尺，水准仪高差读数为后视读数减去前视读数；
[0021]b.水管超平，水管超平使用的是连通器原理，在相同的大气压强下，对开口的连通器注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上；
[0022]如果是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支架下沉监测系统，其特征在于：包括传感器子系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据库子系统、数据处理与控制子系统和安全评价与预警子系统，传感器子系统设置在支架上对支架下沉的数据进行有定时间段采集和定阈值采集，传感器子系统的输出端与数据采集子系统连接，数据采集子系统用于采集传感器子系统上的数据，数据采集子系统的输出端与数据传输子系统连接，数据传输子系统将数据采集子系统采集的数据传给数据库子系统进行存储，数据处理与控制子系统和安全评价与预警子系统均与数据库子系统连接，数据处理与控制子系统对数据库子系统内的数据进行过滤和二次处理，并用原始数据和曲线进行展示，安全评价与预警子系统用于对采集的数据进行统计分析，在特定的环境温度和荷载作用下，在应力和应变达到限值的时候发出预警。2.根据权利要求1所述的一种支架下沉监测系统，其特征在于：传感器子系统中采用力水测量系统进行测量，力水测量系统由若干个力水装置通过一根充满液体的PU管连接在一起，最后连接到一个储液罐上，储液罐的容量比管线的容量大，有效减少管线容量因温度变化导致的细微变化所带来的影响，将储液罐及其附近的力水装置视作基点，基点必须安装在垂直位移相对稳定或者可以通过人工手段测量确定的位置，查看测点力水装置的压力变化直接测得该点的相对沉降；力水测量系统采集计算的原理为，根据连通管原理，力水测量系统搭建完成后各测点基本处于同一标高，当连通管的末端密封后，整个通液管路中的液体是不流动的，当测点随结构沉降或隆起时，测点相对于基点储液罐中的液面的相对高差即产生变化，测点测值相应改变，此改变量即为相应测点的相对沉降量，变量计算公式:Ah＝(h
‑
ho)
‑
(H
‑
Ho)式中:Ah为当前时刻测点计算值，即相对变形展示值，单位为KPa，h为测点当前时刻测量值，单位为KPa，ho为测点初始时刻测量值，单位为KPa，H为基点当前时刻测量值，单位为KPa，Ho为基点初始时刻测量值，单位为KPa。3.根据权利要求2所述的一种支架下沉监测系统，其特征在于：力水测量系统安装前先设置监测基准点，然后设置监测点，设置监测基准点的具体过程为：力水装置的基点水箱需设置在稳定点，基准点选取在岸边坝上，3条测线共放置3个测点，通过智能控制获取同一时刻的测量值，以消除由于测量时间不一致而引起的量测误差，另外，为消除大气压、温度的影响，应考虑在连通管中注入清洁、消毒、消应力的蒸馏水作为液体以克服毛细现象，并采用封闭的连通管测量系统，通过空气连接软管达到大气压力的均衡，在布设连通管系统时，优化纵向水管、基准点液面、测点处测量管液面三者之间的相对位置高度，通过最大限度地降低测量管的高度，并用温度传感器直接量测液体温度，加入温度改正系数以克服温度的影响；设置监测点的具体过程为，连通管测点布设在钢管桩上同时作为沉降测点，共选取3条测线，第一条测线设置在约500米钢便桥下方钢管桩处，间隔20米设置一个测点，共24个测点，第二条测线设置在右侧主墩纵线上，至岸边坝上约300余米，每隔约12米设置一个测点，共24个测点，第三条测线设置在左侧主墩纵线上，至岸边坝上约300余米，每隔约12米设置一个测点，共24个测点。4.根据权利要求1所述的一种支架下沉监测系统，其特征在于：力水测量系统安装前需
要对力水装置检测和安装点位确定，力水装置检测过程为：对力水装置进行测试并记录，测试过程中可以顺便对对力水装置进行编号并标记，若测值在未有明显扰动情况下跳动大，变化幅度超过0.05KPa，不得在项目现场使用，检测过程应轻拿轻放，严禁磕、摔、碰、撞，储液罐使用前需要清洗；安装点位确定的过程为：基点应选择离沉降点位最近的稳定的点，现场安装前，仪器安装点位需进行高程测量，力水装置安装位置安装水平线应精确控制，各测点之间标高相对误差在10mm内，安装后力水装置高度误差在10cm以内，保证后续力水装置的量程使用率最高，高程确定有以下两种方法:a.水准仪测量，水准仪通过调平，使得看到的都是同一水平面，水准仪前后都摆放的有水平尺，水准仪高差读数为后视读数减去前视读数；b.水管超平，水管超平使用的是连通器原理，在相同的大气压强下，对开口的连通器注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上；如果是桥梁安装时，桥梁安装是侧壁安装，难以在一个面上标记水平点，可以在桥粱围栏上标记，安装的时候下放相应高度即可，如果桥体本身呈弧形，则需要测量高程来决定力水装置的量程或者选择是否增加转点，一条水路因高差过大，导致力水装置怎么安装都超出量程，则需铺设若干条水路，原则来说，转点越少越好，因为转点的数据计算方式，转点以后的力水装置受转点影响导致测量累计误差；转折点的设置原则：安装在离第二条水路最近的第一条水路的测点正上方或者正下方，测点CD2与它前一测点CD1之间的高程差过大，需要设置转点，将转点设置在CD1的正上方，转点与CD1检测同一点位的沉降，利用组合公式将转点与第一条水路联系起来。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘普阳，毛宁，徐文波，白向龙，毛李，肖勇成，许万里，
申请(专利权)人：中交一公局第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：