用于装配式格构梁的表面位移监测系统及监测方法与流程

本发明涉及边坡稳定性加固与安全监测技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于装配式格构梁的表面位移监测系统及监测方法。

背景技术：

随着预制装配式建筑的快速发展，边坡加固也应用预制装配式技术，在质量得到保证下，不仅大幅度减少工期，同时也使建筑更加大方美观，但是在施工过程中及完工后，特别是在雨水丰润地区降雨量大造成的边坡表面垮塌现象，因此边坡需要进行表面安全监测工作，传统上，对边坡的监测可以通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息来进行，但是人工边坡检查方法在实际应用中有很大的局限性，传统检测面临高风险、高成本、低效率及服务差的困扰。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于装配式格构梁的表面位移监测系统，该系统进行边坡稳定性加固和安全监测，实现边坡加固和安全监测一体化，降低了后期边坡安全监测的难度和成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于装配式格构梁的表面位移监测系统，其改进之处在于：包括边坡支护机构和边坡安全监测机构；

所述的边坡支护机构包括坡顶梁、十字格构梁以及坡脚梁，所述的坡顶梁和坡脚梁均包括多个依次并排拼接的t型预制格构梁，坡顶梁铺设在边坡顶部，坡脚梁铺设在边坡底部，所述的坡顶梁作为被测点，所述的坡脚梁作为固定点；所述十字格构梁包括十字型预制格构梁，多个十字型预制格构梁相互拼接形成网状结构，十字格构梁铺设并固定于边坡上，并分别同坡顶梁和坡脚梁相连接；所述坡顶梁中的一个t型预制格构梁、十字格构梁中对应的十字型预制格构梁以及坡脚梁中一个对应的t型预制格构梁形成格构梁单元，边坡支护机构包括有多个依次并排连接的格构梁单元；

所述的安全监测机构包括拉线式表面位移传感器和钢丝绳，所述t型预制格构梁上设置有用于安装拉线式表面位移传感器的预留凹槽，所述的t型预制格构梁和十字型预制格构梁上均设置有用于使钢丝绳穿过的预留管道，钢丝绳的两端分别连接在位于两个t型预制格构梁的预留凹槽中的拉线式表面位移传感器和坡顶梁被测点上，使拉线式表面位移传感器、坡顶梁被测点和预留管道相对齐，钢丝绳处于张拉状态且保持拉力不变，且钢丝绳在预留管道中处于悬空状态，不与预留管道的内壁接触。

所述安全监测机构是由拉线式表面位移传感器和坡顶梁被测点通过钢丝绳相连而成，所述拉线式表面位移传感器安装固定在t型预制格构梁的预留凹槽中，所述钢丝绳从拉线式表面位移传感器的出绳口拉出，并与坡顶梁被测点固定相连，当边坡发生表面滑移时，坡顶梁与坡脚梁发生相对位移，即被测点与固定点之间发生相对位移，带动格构梁内部的被测点移动，从而拉动与其相连的钢丝绳，钢丝绳带动拉线式位移传感器内部的传感器传动机构与编码器同步转动，线位移转化成传动机构的角位移，通过角度变化量计算被测点相对位移变化量。

在上述的结构中，所述t型预制格构梁的三个顶端上均设置有向外凸出的第一钢筋，所述十字型预制格构梁的四个顶端上均设置有向外凸出的第二钢筋。

在上述的结构中，所述t型预制格构梁的预留凹槽中穿过有钢筋，拉线式表面位移传感器焊接在该钢筋上。

在上述的结构中，所述边坡底部设置有坡脚垫层，该坡脚垫层为浇筑于边坡底部的钢筋混凝土垫层，所述坡脚梁铺设在坡脚垫层上。

在上述的结构中，所述的十字型预制格构梁通过锚固结构固定在边坡上，该锚固结构包括锚杆、锚垫板、螺母以及锚孔；

所述锚垫板铺设于十字型预制格构梁顶面中心处，锚孔开设于锚垫板和十字型预制格构梁的中心，锚杆插入锚孔内，并通过水泥砂浆紧固在边坡内部，该锚杆凸出于锚垫板的顶端使用螺母锁紧。

在上述的结构中，所述锚杆和螺母的外部固定设置有一保护罩。

另外，本发明还提供了一种用于装配式格构梁的表面位移监测方法，其改进之处在于，该监测方法包括以下的步骤：

s1、边坡安全监测机构施工准备，对坡面进行清理，在边坡底部浇筑钢筋混凝土垫层，形成边坡垫层，此后钻锚孔,植入锚杆灌注水泥砂浆和灌浆料；

s2、用吊车将t型预制格构梁和十字型预制格构梁由下至上吊装至边坡相应位置，t型预制格构梁安装在坡脚垫层上，形成坡脚梁；十字型预制格构梁的锚孔对齐锚杆，使锚杆穿过锚孔吊装在边坡上；再将t型预制格构梁吊装至边坡顶部，多个t型预制格构梁并排形成坡顶梁，在吊装期间，各个格构梁间的端部的钢筋能够相互拼接；

s3、将拉线式表面位移传感器固定在t型预制格构梁的预留凹槽内，并使拉线式表面位移传感器的出绳口与预留管道相对接并保持平行，用拉线设备将拉线式表面位移传感器内部的钢丝绳拉至最大量程处，再缓慢放回，在这过程中，钢丝绳不与预留管道产生摩擦；将钢丝绳拉至顶部t型格构梁的凹槽处，钢丝绳与坡顶梁被测点固定相连，使拉线式表面位移传感器、坡顶梁被测点与预留管道相平齐，钢丝绳始终处于张拉状态且张力不变，t型预制格构梁和十字型预制格构梁的位移使坡顶梁被测点产生位移，从而使拉线式表面位移传感器与钢丝绳发生相对位移；

s4、在t型预制格构梁和十字型预制格构梁的端部绑扎钢筋，架设模板后，浇筑混凝土，用振捣棒将混凝土振捣密实，此后进行养护、拆模；

当边坡发生表面垮塌时，带动坡顶梁内部的被测点移动，从而拉动与其相连的钢丝绳，钢丝绳带动拉线式位移传感器内部的传感器传动机构与编码器同步转动；当位移反向移动时，拉线式位移传感器内部的自动回旋装置将自动收回钢丝绳，并在钢丝绳伸收过程中保持其张力不变；从而输出一个与钢丝绳移动量成正比例的电信号，再将电信号转化为移动量。

进一步的，还包括以下步骤：

s5、锚头处理，用螺母锁紧锚垫板上部的锚杆，再填充混凝土保护罩封堵，保护罩的表面距离锚杆外端至少5cm。

本发明的有益效果是：实现了边坡的稳定性加固和安全监测，与现有技术中通过人工目测监测或借助便携式仪器测量的方式相比，实现边坡加固安全监测一体化，降低了后期边坡安全监测的难度和成本。

附图说明

图1为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的结构示意图。

图2为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的侧面结构示意图。

图3为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的格构梁单元的结构示意图。

图4为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的拉线式表面位移传感器的结构示意图。

图5为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的t型预制格构梁的结构示意图。

图6为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的十字型预制格构梁的结构示意图。

图7为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的锚杆结构的第一结构示意图。

图8为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的锚杆结构的第二结构示意图。

图9为本发明的用于装配式格构梁的表面位移监测系统的表面位移监测原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1至8所示，本发明提供了一种用于装配式格构梁的表面位移监测系统，通过该表面位移监测系统，实现了边坡的稳定性加固和安全监测，与现有技术中通过人工目测监测或借助便携式仪器测量的方式相比，实现边坡加固安全监测一体化，降低了后期边坡安全监测的难度和成本。具体的，用于装配式格构梁的表面位移监测系统包括边坡支护机构和边坡安全监测机构，边坡支护机构和边坡安全监测机构均设置在边坡上，如图1所示，所述的边坡支护机构包括坡顶梁10、十字格构梁20、坡脚梁30、坡脚垫层以及锚固结构，所述的坡脚垫层为浇筑于边坡底部的钢筋混凝土垫层，所述的坡顶梁10和坡脚梁30均包括多个依次并排拼接的t型预制格构梁101，所述坡脚梁30铺设在坡脚垫层上，坡顶梁10铺设在边坡顶部，所述的坡顶梁10作为被测点，所述的坡脚梁30作为固定点；如图4所示，即为t型预制格构梁101的具体结构；所述十字格构梁20包括十字型预制格构梁201，多个十字型预制格构梁201相互拼接形成网状结构，十字格构梁20铺设在边坡上，并分别同坡顶梁10和坡脚梁30相连接，如图5所示，即为十字型预制格构梁201的具体结构；所述的锚固结构设置在十字型预制格构梁201的中心处，锚固结构用于将十字型预制格构梁201固定在边坡上；对于锚固结构的具体结构，将在下文中进行详细的阐述。

进一步的，如图3所示，所述坡顶梁10中的一个t型预制格构梁101、十字格构梁20中多个对应的十字型预制格构梁201以及坡脚梁30中一个对应的t型预制格构梁101形成格构梁单元40，可以理解的是，所述的十字格构梁20中多个对应的十字型预制格构梁201，即为坡顶梁10中的一个t型预制格构梁101下方的多个十字型预制格构梁201，所述的边坡支护机构包括有多个依次并排连接的格构梁单元40，本实施例中，如图5、图6所示，所述t型预制格构梁101的三个顶端上均设置有向外凸出的第一钢筋102，所述十字型预制格构梁201的四个顶端上均设置有向外凸出的第二钢筋202，因此，当t型预制格构梁101与t型预制格构梁101之间进行组装时，则通过第一钢筋102与第一钢筋102实现搭接，可以采用绑扎、焊接等方式实现两者的连接；同样的，当t型预制格构梁101与十字型预制格构梁201、以及十字型预制格构梁201与十字型预制格构梁201之间进行组装时，可采用相同的搭接方式实现两者的连接，本实施例中不再详细的说明。

如图2所示，所述的安全监测机构包括拉线式表面位移传感器50和钢丝绳60，该安全监测机构安装于格构梁单元40上，实际中，可以根据需求对安全监测机构的数量进行控制；结合图4所示，所述t型预制格构梁101上设置有用于安装拉线式表面位移传感器50的预留凹槽103，所述的t型预制格构梁101和十字型预制格构梁201上均设置有用于使钢丝绳60穿过的预留管道203，钢丝绳60的两端分别连接在位于两个t型预制格构梁101的预留凹槽103中的拉线式表面位移传感器50和坡顶梁10被测点上，使拉线式表面位移传感器50、坡顶梁10被测点和预留管道203相对齐，本实施例中，拉线式表面位移传感器50、坡顶梁10被测点和预留管道203处于同一直线上，钢丝绳60处于张拉状态且保持拉力不变，使拉线式表面位移传感器50处于持续的监测状态，同时，由于钢丝绳60拉紧，钢丝绳60在预留管道203中处于悬空状态，不与预留管道203的内壁接触，提高了监测的精准度。

通过这种结构的设计，如图9所示,当发生滑坡现象时，土体位移带动格构梁单元40位移，一般情况下，坡顶梁10部分向下滑动，与坡脚梁30之间形成相对位移，即被测点与固定点之间发生相对位移，从而使拉线式表面位移传感器50产生位移，使得拉线式表面位移传感器50与钢丝绳60发生相对位移，使钢丝绳60发生收缩，拉线式表面位移传感器50可将机械位移量转换成可计量的、成线性比例的电信号，当被测物体产生位移时，拉动与其相连接的拉线式表面位移传感器50的钢丝绳60，钢丝绳60带动拉线式表面位移传感器50与编码器同步转动，线位移转化成传动机构的角位移，通过角度变化量计算被测点相对位移变化量。当位移反向移动时，拉线式表面位移传感器内部的自动回旋装置将自动收回绳索，并在绳索伸收过程中保持其张力不变；从而输出一个与绳索移动量成正比例的电信号。拉线式表面位移传感器具有独立自动排线机构，保证拉伸绳自动均匀排线、保证传感器具有高独立线性精度和较长的传感器使用寿命；从而起到了边坡安全监测的作用。由于钢丝绳60在预留管道203中处于悬空状态，不与预留管道203的内壁接触，当土体出现细微的位移时，拉线式表面位移传感器50也能够实现监测，从而提高了监测的精准度。

本发明的一种用于装配式格构梁的表面位移监测系统，相比于现有的边坡预制格构梁支护技术，本发明利用拉线式表面位移传感器50与预制格构梁相结合，进行边坡稳定性加固和安全监测，实现边坡加固安全监测一体化，降低了后期边坡安全监测的难度和成本。另外，本发明的边坡支护机构是由若干个预制格构梁单元40相互拼接而成，相比现有技术中在坡面上现场浇筑的格构梁的施工工艺而言，现场仅需吊装、连接即可，施工简便高效，技术要求低。

如图5所示，所述t型预制格构梁101的预留凹槽103中穿过有钢筋，拉线式表面位移传感器50焊接在该钢筋上，使拉线式表面位移传感器50与t型预制格构梁101形成一个整体，避免在监测过程中产生误差信号，提高拉线式表面位移传感器50的稳定性，需要说明的是，拉线式表面位移传感器50也可以采用其他的方式与钢筋实现固定连接，例如可以通过铁丝捆扎的方式。在焊接过程中，如图4所示，使拉线式表面位移传感器50的出绳口501与预留管道平行对接，将拉线式表面位移传感器50内部的钢丝绳缓慢拉出到最大量程处，在拉出的过程中，要保持钢丝绳60和出绳口501不摩擦，从而避免钢丝绳的张力发生变化，影响测量的结果；钢丝绳60的拉出方向应与拉线式表面位移传感器50的侧面平行，将钢丝绳60缓慢放回。

对于所述的锚杆结构，如图7、图8所示，本发明提供了一具体实施例，所述的锚固结构包括锚杆701、锚垫板702、螺母703以及锚孔；所述锚垫板702铺设于十字型预制格构梁201顶面中心处，锚孔开设在锚垫板702和十字型预制格构梁201的中心处，在本实施例中，为了避免十字型预制格构梁201上的锚孔与预留管道203产生干涉，因此可以将t型预制格构梁101和十字型预制格构梁201的预留管道203偏移其中心位置。锚杆701插入锚孔内，并通过水泥砂浆紧固在边坡内部，该锚杆701凸出于锚垫板702的顶端使用螺母703锁紧。另外，所述锚杆701和螺母703的外部固定设置有一保护罩704。

另外，本发明还提供了一种用于装配式格构梁的表面位移监测方法，在本实施例中，该监测方法包括以下的步骤：

s1、边坡安全监测机构施工准备，对坡面进行清理，在边坡底部浇筑钢筋混凝土垫层，形成边坡垫层，此后钻锚孔；

s2、用吊车将t型预制格构梁101和十字型预制格构梁201由下至上吊装至边坡相应位置，t型预制格构梁101安装在坡脚垫层上，形成坡脚梁30；十字型预制格构梁201的锚孔对齐锚杆701，使锚杆701穿过锚孔吊装在边坡上；再将t型预制格构梁101吊装至边坡顶部，多个t型预制格构梁101并排形成坡顶梁10，在吊装期间，各个格构梁间的端部的钢筋能够相互拼接；

s3、将拉线式表面位移传感器50固定在t型预制格构梁101的预留凹槽103的钢筋上，并使拉线式表面位移传感器50的出绳口与预留管道203相对接并保持平行，本实施例中，拉线式表面位移传感器50固定在t型预制格构梁101的预留凹槽103的钢筋上，用拉线设备将拉线式表面位移传感器50内部的钢丝绳60拉至最大量程处，再缓慢放回，在这过程中，钢丝绳60不与预留管道203产生摩擦，从而避免钢丝绳的张力发生变化，影响测量的结果；将钢丝绳60拉至顶部t型格构梁的凹槽处，钢丝绳60与坡顶梁10被测点固定相连，使拉线式表面位移传感器50、坡顶梁10被测点与预留管道203相对齐，钢丝绳60始终处于张拉状态且张力不变，t型预制格构梁101和十字型预制格构梁201的位移使拉线式表面位移传感器50产生位移，从而使两个拉线式表面位移传感器与钢丝绳60发生相对位移；

s4、在t型预制格构梁101和十字型预制格构梁201的端部绑扎钢筋，架设模板后，浇筑混凝土，用振捣棒将混凝土振捣密实，此后进行养护、拆模；

当边坡发生表面垮塌时，带动坡顶梁10内部的被测点移动，从而拉动与其相连的钢丝绳，钢丝绳带动拉线式位移传感器内部的传感器传动机构与编码器同步转动；当位移反向移动时，拉线式位移传感器内部的自动回旋装置将自动收回钢丝绳，并在钢丝绳伸收过程中保持其张力不变；从而输出一个与钢丝绳移动量成正比例的电信号，再将电信号转化为移动量。

s5、锚头处理，用螺母703锁紧锚垫板702上部的锚杆701，再填充混凝土保护罩封堵，保护罩的表面距离锚杆701外端至少5cm。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。