一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法及系统与流程

本发明涉及桥梁施工，特别是涉及一种大跨径预制箱梁结构安全的监测预警方法及系统。

背景技术：

1、按照现行的行业标准，桥梁可以分为特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞，这些分类依据的是桥梁的多孔跨径总长和单孔跨径。其中，多孔跨径总长在100米及以上，单孔跨径在40米及以上的桥梁被归类为大跨度桥梁。

2、目前，大跨径预制箱梁在运输过程中，以多点支撑的形式放置在运输设备上，设备运行不同步、地面不平整、液压系统适应变形需要时间等因素会造成大跨径预制箱梁结构受力及姿态发生变化，最终使得箱梁混凝土存在开裂风险。混凝土开裂给大跨径预制箱梁耐久性带来不利影响，进而影响桥梁长期性能及结构安全。

3、目前，预制箱梁施工控制一般将应力及变形作为关键监测参数，应力和变形虽然能够反映箱梁的关键断面的受力和变形情况，但出现预警时不能指导工艺调整的快速决策，影响施工进度。大型混凝土箱梁运输核心问题是边界支撑问题，控制边界支撑变化对梁体的影响是混凝土箱梁运输结构安全的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法及系统，实现对大跨径预制箱梁结构安全风险等级的评判，并为工艺快速调整提供决策支持，从而解决大跨径预制箱梁运输过程中易开裂的问题。

2、为了实现上述发明的目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，包括以下步骤：

4、s1、选取四点平面扭曲度和结构应力作为大跨径预制箱梁的安全的监测参数；

5、所述四点平面扭曲度的获取步骤包括：将所述大跨径预制箱梁初始状态下的底板四个角点的位置视为四个角点的高程零点位置；

6、记录所述大跨径预制箱梁运输过程中四个角点相对于所述高程零点位置的相对高程值，将所述四个角点中互为对角角点的相对高程值相加，得到两组对角角点相对高程值之和；

7、计算所述两组对角角点相对高程值之和的差的绝对值，所述绝对值即为四点平面扭曲度；

8、s2、采用有限元模型分析计算所述四点平面扭曲度的最大允许值；将所述四点平面扭曲度的最大允许值作为所述四点平面扭曲度的控制值；

9、s3、采用有限元模型分析计算大跨径预制箱梁初始状态下各关键测试点处的初始结构应力，根据所述初始结构应力，计算结构应力的最大允许变化值；将所述最大允许变化值作为所述结构应力的控制值；

10、s4、根据所述四点平面扭曲度的控制值、结构应力的控制值和预警范围，得到大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级。

11、优选的，步骤s4中，所述预警范围包括四点平面扭曲度预警范围和结构应力预警范围；

12、所述四点平面扭曲度预警范围的划分步骤包括：将所述四点平面扭曲度的控制值与三个不同的四点平面扭曲度折减系数相乘得到三个不同的四点平面扭曲度的预警值；

13、将所述三个不同的四点平面扭曲度的预警值按从大到小的顺序设置为所述四点平面扭曲度的i级预警值、ii级预警值、iii级预警值；

14、所述结构应力预警范围的划分步骤包括：将所述结构应力的控制值与三个不同的结构应力折减系数相乘得到三个不同的结构应力的预警值；将所述三个不同的结构应力的预警值按从大到小的顺序设置为所述结构应力的i级预警值、ii级预警值、iii级预警值。

15、优选的，根据所述四点平面扭曲度的预警值和所述结构应力的预警值设立预警机制；

16、所述预警机制包括：所述四点平面扭曲度的监测值或所述结构应力的监测值中任一监测值超过各自的预警值则发出预警；

17、所述四点平面扭曲度的监测值为所述大跨径预制箱梁运输过程中实时获取的所述四点平面扭曲度；

18、所述结构应力的监测值为所述大跨径预制箱梁运输过程中实时获取的结构应力相对于所述大跨径预制箱梁初始状态下的结构应力的变化值。

19、优选的，根据所述预警机制设立预警等级，所述预警等级为i级预警或结构应力预警等级为i级预警，则监测结果为i级预警；

20、所述预警等级为ii级预警或结构应力预警等级为ii级预警，则监测结果为ii级预警；

21、所述预警等级为iii级预警或结构应力预警等级为iii级预警，则监测结果为iii级预警。

22、优选的，根据所述预警等级得到大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级；

23、所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级，包括：

24、未预警时，所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级处于低风险等级；

25、i级预警时，所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级处于中风险等级；

26、ii级预警时，所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级处于高风险等级；

27、iii级预警时，所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级处于极高风险等级。

28、优选的，根据所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级进行工艺的调整。

29、一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警系统，包括：

30、传感器，用于采集所述大跨径预制箱梁的四个角点的相对高程值和结构应力；

31、采集仪，与所述传感器通信相连，用于采集所述传感器的数据；

32、监测系统，根据四点平面扭曲度的控制值、结构应力的控制值和预警范围，得到大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级。

33、优选的，所述传感器包括位移传感器和应力传感器；

34、所述位移传感器采用静力水准仪，用于获取所述大跨径预制箱梁的四个角点的相对高程值；

35、所述应力传感器用于获取所述大跨径预制箱梁的结构应力。

36、优选的，还包括声光报警部件，用于所述大跨径预制箱梁运输结构风险等级声光报警。

37、优选的，还包括调节部件，用于实时调整所述大跨径预制箱梁运输结构的工艺。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明选取四点平面扭曲度和结构应力作为监测参数，根据所述四点平面扭曲度的控制值、结构应力的控制值和预警范围，得到大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级，根据所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级，提供工艺的调整，有效降低了大跨径预制箱梁在运输过程中开裂的风险，排除安全隐患，防止事故发生。

技术特征：

1.一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，其特征在于，步骤s4中，所述预警范围包括四点平面扭曲度预警范围和结构应力预警范围；

3.根据权利要求2所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，其特征在于，根据所述四点平面扭曲度的预警值和所述结构应力的预警值设立预警机制；

4.根据权利要求3所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，其特征在于，根据所述预警机制设立预警等级，所述预警等级为i级预警或结构应力预警等级为i级预警，则监测结果为i级预警；

5.根据权利要求4所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，其特征在于，根据所述预警等级得到大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级；

6.根据权利要求5所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法，其特征在于，根据所述大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级进行工艺的调整。

7.一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警系统，用于实现权利要求1-6任意一项所述方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警系统，其特征在于，所述传感器包括位移传感器和应力传感器；

9.根据权利要求7所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警系统，其特征在于，还包括声光报警部件，用于所述大跨径预制箱梁运输结构风险等级声光报警。

10.根据权利要求7所述的一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警系统，其特征在于，还包括调节部件，用于实时调整所述大跨径预制箱梁运输结构的工艺。

技术总结本发明涉及桥梁施工监测技术领域，特别涉及一种大跨径预制箱梁运输结构安全的监测预警方法及系统，方法包括以下步骤：选取四点平面扭曲度和结构应力作为大跨径预制箱梁的安全的监测参数；采用有限元模型分析计算得到所述四点平面扭曲度的控制值、结构应力的控制值；根据所述四点平面扭曲度的控制值、结构应力的控制值和预警范围，得到大跨径预制箱梁运输结构安全风险等级。本发明根据新设的参数四点平面扭曲度进行计算，得到表征大跨径预制箱梁运输过程中是否开裂的结构安全风险等级，有利于及时排除风险。技术研发人员：孙文火,李平杰,张克浩,汤明,李洪斌,查文洋,朱成,陶金,杨曦,孙朴受保护的技术使用者：中交第四航务工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6