【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程施工，涉及一种变形监测与控制方法，特别是一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法。
技术介绍
1、隧道下穿高铁桥梁施工可能会对桥墩和梁体结构的安全产生不利影响，及时掌握桥梁结构健康状态是确保高铁运营安全的重要前提。高铁通过频率高、速度快，对线路的变形要求很高，运营高铁对梁轨上监测设备的布设有着严格的管理控制，具有高度敏感性。
2、经检索，如中国专利文献公开了一种盾构隧道施工下穿高铁桥梁的桥梁监测与评价方法【申请号：201810705989.4；公开号：cn 108960621 b】。这种梁监测与评价方法，包括实时数据采集、数据整理、建立评价模型、数据复核和模型评价结果的步骤，对桥梁结构分区后通过光纤光栅传感器实时监测采集数据，能直观地描述变形的空间传递特征，然后通过数据整理计算出能反映出桥梁结构状况的数据，运用整理后的数据建立评价模型，并设置警示阈值，对于超过警示阈值的数据进行复核确认，防止出现误判，最后根据评价模型得到模型评价结果。本专利技术的监测与评价方法监测范围全面、精度高、稳定性好、效率高、成本低、监测设备使用寿命长，能实现自动远程监控，减小线上监测工作对营运高铁的干扰，适用于大型工程和需长期实时监测项目的敏感监测对象。
3、该专利中公开的监测方法虽然可以实现对隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测，但是，该方法只能对变形进行监测，而不能对变形进行提交控制，一般都是在隧道下穿施工过程中，发现变形超出安全范围才会进行控制，不仅安全性较差，而且需要停止隧道下穿作业，延长工期，并且也会提高
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，该专利技术要解决的技术问题是：如何实现降低施工的成本，缩短工期，提高施工的安全性。
2、本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
3、一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，包括以下步骤：s1、在桥梁的桥墩顶部和桥墩底部、梁体的宽度方向两侧、桥梁基础上分别布置变形检测装置；s2、在高铁不运行期间和运行期间分别对数据进行采集，进行有限元数值模拟，数值模拟的结果与实时的检测数据进行对比，验证模型的准确性；s3、根据验证后的模型模拟隧道下穿施工下桥墩的变形，确定变形会影响高铁桥梁的部位；s4、对变形影响高铁桥梁的部位的桥梁，将底部相邻的桥墩通过加强机构进行加固，加固后再次进行数据采集，并进行有限元数值模拟；s5、若s4模拟出的变形数据仍会影响高铁桥梁正常运行，则利用加固机构进行加固，若s4模拟出的变形数据不会影响高铁桥梁正常运行，则可以进行后续施工；s6、在施工过程中继续利用采集的数据进行有限元数值模拟，实时更新桥梁变形的数据，若发现数据异常，则进行停工处理。
4、所述步骤s3中，在对变形会影响高铁桥梁的部位确定时，对变形的部位进行区域划分，并根据区域进行变形等级的分级，根据变形等级确定后续对桥梁的加固方式。
5、所述桥梁的加固方式包括利用加强机构进行加固、利用加固机构进行加固、利用加强机构和加固机构同时进行加固。
6、在进行步骤s5时，可以根据模拟隧道下穿施工下桥墩的变形给出施工方案和注意事项，降低施工时意外的情况发生。
7、在施工完成后，可以根据检测的数据进行有限元数值模拟，利用模型模拟拆除加固机构和加强机构后，桥梁的变形，决定是否对加强机构和加固机构进行拆除回收。
8、所述桥梁包括撑柱、桥梁基础和桥墩，加强机构包括两个加强梁、第一连接板和两个第二连接板，两个第一连接板上开设有滑槽，两个第一连接板的两端均开设有第一螺栓孔，两个第二连接板的两端均固定有滑动板，滑动板穿过滑槽并与滑动连接，滑动板的端部开设有第二螺栓孔，加强梁的两端分别与两个桥墩上的第一连接板或第二连接板连接。
9、采用以上结构，在安装时，将两个第二连接板两端的滑动板插入到滑槽内，然后两个第一连接板上的第一螺栓孔通过第一螺栓进行连接，两个第二连接板上的第二螺栓孔通过第二螺栓进行连接，通过对第一螺栓和第二螺栓上螺母的旋进，使得第一连接板和第二连接板组成的连接框可以适应不同大小的桥墩，保证连接的顺利进行，并且也不会对桥墩造成破坏，而且在后续拆装时比较便捷，降低了施工的难度，该结构可以有效的限制在隧道下穿施工过程中桥梁的位移，极大的提高既有桥梁结构的安全性。
10、所述加固机构包括插柱，插柱插入地下并位于桥梁与隧道下穿的位置之间，插柱的内部开设有空腔，插柱上滑动连接有若干横向插杆，横向插杆为多边形柱体结构，且横向插杆的端部为尖锥状，插柱的内部设置有驱动机构，驱动机构与横向插杆连接，相邻的插柱通过连接机构连接。
11、采用以上结构，初始时横向插杆位于插柱的内部，可以将插柱拆入到地下，然后通过驱动机构将横向插杆伸出插柱，然后再通过连接机构将相邻的插柱进行连接，整体形成对土壤的阻挡加固机构，从而对桥梁与隧道施工之间的地基进行阻挡加工，降低因隧道下穿施工地面产生的形变，且横向插杆的设置，不仅可以极大的提高对地基的加固效果，而且可以提高插柱的稳定性。
12、所述驱动机构包括压座、旋转连接在空腔内的螺纹杆，螺纹杆与横向插杆螺纹连接，螺纹杆上远离横梁插杆的一端固定有驱动齿轮，驱动齿轮的前后两侧分别啮合有第一齿板和第二齿板，相邻的第一齿板通过第一连接架连接，相邻的第二齿板通过第二连接架连接，最上方的第一齿板的上端固定有第一压柱，最上方的第二齿板的上端固定有第二压柱，插柱的上端固定有基座，第一压柱和第二压柱的上端伸出到基座的上端，基座的上端开设有凹槽，凹槽的内部固定有金属板，压座的下侧固定有磁铁，磁铁伸进凹槽内并与金属板吸附，基座与压座通过螺栓连接，第一压柱和第二压柱位于压座的内部。
13、采用以上结构，在对插柱进行安装时，可以利用磁铁与金属板的配合，将压座与基座连接，然后利用下压设备将插柱压进地面，当插柱压进地面后，将压座取下，然后利用下压设备对第一压柱进行下压，从而使得第一压柱带动第一齿板下降，第一齿板通过驱动齿轮带动螺纹杆旋转，螺纹杆旋转带动横向插杆伸出插柱并插入地基内，最后再将压座与基座通过螺栓连接即可，操作简单便捷，该结构的设置，便于将加固机构插入到地面内，不需要将地基挖坑，防止施工对桥梁产生影响，并且在需要将加固机构取出时，可以将压座取下，然后利用下压设备对第二压柱进行下压，从而通过驱动齿轮带动螺纹杆反转，就可以使得横向插杆收进插柱内，便于后续利用设备将插柱拔出，加大的降低了施工的成本。
14、所述连接机构包括连接座、第一加强柱和第二加强柱，连接座内开设有连接腔，第一加强柱和第二加强柱均匀连接腔滑动连接，第一加强柱和第二加强柱位于连接腔内的部分上均设置有齿槽，连接腔的内部旋转连接有限位齿轮，限位齿轮与齿槽啮合，限位齿轮的上端固定有限位柱，限位柱的上端开设有限位槽，限位槽的上端开设有椭圆形导向槽，连接座的内部开设有限位腔，限位腔的内部上端设置有倾斜面，限位腔的内部设置有若本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在桥梁的桥墩顶部和桥墩底部、梁体的宽度方向两侧、桥梁基础上分别布置变形检测装置； S2、在高铁不运行期间和运行期间分别对数据进行采集，进行有限元数值模拟，数值模拟的结果与实时的检测数据进行对比，验证模型的准确性； S3、根据验证后的模型模拟隧道下穿施工下桥墩的变形，确定变形会影响高铁桥梁的部位；S4、对变形影响高铁桥梁的部位的桥梁，将底部相邻的桥墩通过加强机构进行加固，加固后再次进行数据采集，并进行有限元数值模拟；S5、若S4模拟出的变形数据仍会影响高铁桥梁正常运行，则利用加固机构进行加固，若S4模拟出的变形数据不会影响高铁桥梁正常运行，则可以进行后续施工；S6、在施工过程中继续利用采集的数据进行有限元数值模拟，实时更新桥梁变形的数据，若发现数据异常，则进行停工处理。
2.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，在对变形会影响高铁桥梁的部位确定时，对变形的部位进行区域划分，并根据区域进行变形等级的分级，根据变形等级确定后续对桥梁的加固
3.根据权利要求2所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，所述桥梁的加固方式包括利用加强机构进行加固、利用加固机构进行加固、利用加强机构和加固机构同时进行加固。
4.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，在进行步骤S5时，可以根据模拟隧道下穿施工下桥墩的变形给出施工方案和注意事项，降低施工时意外的情况发生。
5.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，在施工完成后，可以根据检测的数据进行有限元数值模拟，利用模型模拟拆除加固机构和加强机构后，桥梁的变形，决定是否对加强机构和加固机构进行拆除回收。
6.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，所述桥梁包括撑柱（1）、桥梁基础（2）和桥墩（3），加强机构包括两个加强梁（6）、第一连接板（42）和两个第二连接板（43），两个第一连接板（42）上开设有滑槽（46），两个第一连接板（42）的两端均开设有第一螺栓孔（7），两个第二连接板（43）的两端均固定有滑动板（44），滑动板（44）穿过滑槽（46）并与滑动连接，滑动板（44）的端部开设有第二螺栓孔（45），加强梁（6）的两端分别与两个桥墩（3）上的第一连接板（42）或第二连接板（43）连接。
7.根据权利要求1所述的一种隧道（9）下穿高铁桥梁基础（2）的变形监测与控制方法，其特征在于，所述加固机构包括插柱（8），插柱（8）插入地下并位于桥梁与隧道（9）下穿的位置之间，插柱（8）的内部开设有空腔，插柱（8）上滑动连接有若干横向插杆（10），横向插杆（10）为多边形柱体结构，且横向插杆（10）的端部为尖锥状，插柱（8）的内部设置有驱动机构，驱动机构与横向插杆（10）连接，相邻的插柱（8）通过连接机构（25）连接。
8.根据权利要求1所述的一种隧道（9）下穿高铁桥梁基础（2）的变形监测与控制方法，其特征在于，所述驱动机构包括压座（12）、旋转连接在空腔内的螺纹杆（15），螺纹杆（15）与横向插杆（10）螺纹连接，螺纹杆（15）上远离横梁插杆的一端固定有驱动齿轮（16），驱动齿轮（16）的前后两侧分别啮合有第一齿板（22）和第二齿板（23），相邻的第一齿板（22）通过第一连接架（18）连接，相邻的第二齿板（23）通过第二连接架连接，最上方的第一齿板（22）的上端固定有第一压柱（17），最上方的第二齿板（23）的上端固定有第二压柱（24），插柱（8）的上端固定有基座（11），第一压柱（17）和第二压柱（24）的上端伸出到基座（11）的上端，基座（11）的上端开设有凹槽（19），凹槽（19）的内部固定有金属板（20），压座（12）的下侧固定有磁铁（21），磁铁（21）伸进凹槽（19）内并与金属板（20）吸附，基座（11）与压座（12）通过螺栓连接，第一压柱（17）和第二压柱（24）位于压座（12）的内部。
9.根据权利要求1所述的一种隧道（9）下穿高铁桥梁基础（2）的变形监测与控制方法，其特征在于，所述连接机构（25）包括连接座（28）、第一加强柱（26）和第二加强柱（4），连接座（28）内开设有连接腔（33），第一加强柱（26）和第二加强柱（4）均匀连接腔（33）滑动连接，第一加强柱（26）和第二加强柱（4）位于连接腔（33）内的部分上均设置有齿槽，连接腔（33）的内部旋转连接有限位齿轮（29），限位齿轮（29）与齿槽啮合，限位齿轮（29...
【技术特征摘要】
1.一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在桥梁的桥墩顶部和桥墩底部、梁体的宽度方向两侧、桥梁基础上分别布置变形检测装置； s2、在高铁不运行期间和运行期间分别对数据进行采集，进行有限元数值模拟，数值模拟的结果与实时的检测数据进行对比，验证模型的准确性； s3、根据验证后的模型模拟隧道下穿施工下桥墩的变形，确定变形会影响高铁桥梁的部位；s4、对变形影响高铁桥梁的部位的桥梁，将底部相邻的桥墩通过加强机构进行加固，加固后再次进行数据采集，并进行有限元数值模拟；s5、若s4模拟出的变形数据仍会影响高铁桥梁正常运行，则利用加固机构进行加固，若s4模拟出的变形数据不会影响高铁桥梁正常运行，则可以进行后续施工；s6、在施工过程中继续利用采集的数据进行有限元数值模拟，实时更新桥梁变形的数据，若发现数据异常，则进行停工处理。
2.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，在对变形会影响高铁桥梁的部位确定时，对变形的部位进行区域划分，并根据区域进行变形等级的分级，根据变形等级确定后续对桥梁的加固方式。
3.根据权利要求2所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，所述桥梁的加固方式包括利用加强机构进行加固、利用加固机构进行加固、利用加强机构和加固机构同时进行加固。
4.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，在进行步骤s5时，可以根据模拟隧道下穿施工下桥墩的变形给出施工方案和注意事项，降低施工时意外的情况发生。
5.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，在施工完成后，可以根据检测的数据进行有限元数值模拟，利用模型模拟拆除加固机构和加强机构后，桥梁的变形，决定是否对加强机构和加固机构进行拆除回收。
6.根据权利要求1所述的一种隧道下穿高铁桥梁基础的变形监测与控制方法，其特征在于，所述桥梁包括撑柱（1）、桥梁基础（2）和桥墩（3），加强机构包括两个加强梁（6）、第一连接板（42）和两个第二连接板（43），两个第一连接板（42）上开设有滑槽（46），两个第一连接板（42）的两端均开设有第一螺栓孔（7），两个第二连接板（43）的两端均固定有滑动板（44），滑动板（44）穿过滑槽（46）并与滑动连接，滑动板（44）的端部开设有第二螺栓孔（45），加强梁（6）的两端分别与两个桥墩（3）上的第一连接板（42）或第二连接板（43）连接。
7.根据权利要求1所述的一种隧道（9）下穿高铁桥梁基础（2）的变形监测与控制方法，其特征在于，所述加固机构包括插柱（8），插柱（8）插入地下并位于桥梁与隧道（9）下穿的位置之间，插柱（8）的内部开设有空腔，插柱（8）上滑动连接有若干横向插杆（10），横向插杆（10）为多边形柱体结构，且横向插杆（10）的端部为尖锥状，插柱（8）的内部设置有驱动机...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴邵，顾锡学，李效全，贾绪锦，汪文辉，王春磊，王亚飞，肖坤，欧阳海漫，赵旭，刘培玉，王永宁，程继栋，伏东利，邓强，何坤，邱志强，张雄伟，赵旭敏，张雪松，贾玉梅，卿锶，吴兆祥，李玲，董禹江，吴培培，
申请(专利权)人：中国水利水电第四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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