一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法与流程

本发明涉及光纤传感沉降监测技术领域，具体为一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法。

背景技术：

我国作为一个农业性的人口大国，随着环境的污染人均占地面积正在与日减少，为了能够解决人们生存的土地和一些特殊地方的交通问题，各种地方不得不划入土建工程的施工场地，土建工程包括了一切和水、土、文化有关的基础建设的计划、建造和维修。现时一般的土建工程项目包括房屋、道路、水务、渠务、防洪工程及交通等。过去曾经将一切非军事用途的民用工程项目归类入本类，但随着工程科学日益广阔，不少原来属于土建工程范围的内容都已经独立成科。

而在跨铁路、公路、河道、地基条件差的现浇桥梁施工过程中，地基的稳固性尤为重要，从地基的角度来看，沉降是其中最为不可或缺的因素之一，忽略沉降会对整体的桥梁施工造成极大的安全隐患，传统沉降的测量方式为多人工多角度多采样的全方位测量方式，效率低且浪费大量的人力物力，测量精度不够，对于安全隐患的评估不够精准且测量过程中测量人员的人身安全问题得不到保障，极大拖慢了工程的进度。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法，解决了对于桥梁沉降来说，传统方式效率低且浪费大量的人力物力，测量精度不够，对于安全隐患的评估不够精准且测量过程中测量人员的人身安全问题得不到保障，极大拖慢了工程进度的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法，包括梁体和安装在梁体底部的钢管支架，所述钢管支架的内部还安装有用于加固的剪刀撑，且钢管支架与梁体之间铺设有工字钢，所述工字钢与梁体之间铺设有纵向方木，所述梁体的中心位置处预设有桥梁门洞，且梁体的底部纵向方木与桥梁门洞对应位置处安装有静力水准仪，所述静力水准仪与纵向方木通过三根丝扣支撑杆固定；

所述静力水准仪还包括液管、气管、光栅温度传感器、光栅应力传感器、应力限位器、光纤插孔、液位指示器、配重块和储液桶，所述配重块通过吊钩连接在光栅应力传感器的一端，并吊设在储液桶的内部，所述光纤插孔通过光纤连接在外界光分路器上。

优选的，所述静力水准仪的顶部开设有凹槽，且静力水准仪顶部凹槽的内部还设有螺纹配合的密封顶盖。

优选的，所述密封顶盖还包括安置在其上表面的水平尺。

优选的，所述梁体为连续梁结构，且梁体的底部等间距横跨上均安装有静力水准仪，相邻静力水准仪之间通过气管和液管连接。

优选的，所述纵向方木的上方铺设有厚度为15mm的竹胶板底模。

优选的，所述现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法包括如下步骤：（1）支架预压前，监测记录各监测点初始值。（2）预压过程中，每级加载完成1h后进行支架的变形观测，以后间隔6h监测记录各监测点的位移量，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm时，方可进行后续加载。（3）全部荷载施加完毕后，应间隔6h监测记录各监测点的位移量，当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时，方可卸除预压荷载。卸载顺序与加载顺序相反，原则是后加载先卸，先加载后卸，分级分批卸载。同时在卸载过程中，每批卸载后都应再次观测一次支架变化，并绘制出支架卸载（时间-----回弹）变化关系曲线。通过加载和卸载变化曲线，对比分析支架弹性变形和非弹变形量。在卸载全部完毕后，在支架顶面上予以调整支架标高，消除非弹性变形，预留弹性变形上拱度。（4）把基准点数据与光纤静力水准仪的数据进行运算处理，描绘出沉降曲线。

（三）有益效果

本发明提供了一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法。具备以下有益效果：

（1）引进光纤传感实时自动监测技术，开展支架预压沉降监测工作，减少了人工操作、提高了工作效率。设备安装好后，全过程由系统自动采集沉降数据。

（2）能有效降低观测误差，自动判别分级预压过程中支架沉降变形稳定状态，使采集的数据更趋于实际。

（3）最终自动采集的数据由电脑配套分析软件得出完整的支架非弹性、弹性变形“荷载-挠度”变化参数，能更好的指导模板预拱度设置，从而满足现浇梁线形要求。

（4）能及时发现施工过程中的安全隐患，保证人员、设备安全，为顺利完成高速铁路桥梁建设任务提供技术保障。

（5）全光纤型，光纤温度探测并直接进行探测信号传递，现场不供电，免受雷击损坏和电磁干扰；稳定性好，抗干扰能力强；受外界环境影响小，便于露天、野外安装监测；传感器可自动进行实时温度补偿，提高传感器在不同气候条件下的适应性及监测数据的准确性。可直接挂接光缆，进行组网监测和数据采集。

附图说明

图1为本发明沉降自动监测的工艺流程图；

图2为本发明静力水准仪的安装位置示意图；

图3为本发明静力水准仪的结构示意图。

图中：1钢管支架、2剪刀撑、3纵向方木、4梁体、5工字钢、6静力水准仪、61液管、62气管、63光栅温度传感器、64光栅应力传感器、65应力限位器、66光纤插孔、67液位指示器、68配重块、69储液桶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法，如图1-3所示，包括梁体4和安装在梁体4底部的钢管支架1，钢管支架1的内部还安装有用于加固的剪刀撑2，且钢管支架1与梁体4之间铺设有工字钢5，工字钢5与梁体4之间铺设有纵向方木3，梁体4的中心位置处预设有桥梁门洞，且梁体4的底部纵向方木3与桥梁门洞对应位置处安装有静力水准仪6，静力水准仪6与纵向方木3通过三根丝扣支撑杆固定；

静力水准仪6还包括液管61、气管62、光栅温度传感器63、光栅应力传感器64、应力限位器65、光纤插孔66、液位指示器67、配重块68和储液桶69，配重块68通过吊钩连接在光栅应力传感器64的一端，并吊设在储液桶69的内部，光纤插孔66通过光纤连接在外界光分路器上。

本发明中，静力水准仪6的顶部开设有凹槽，且静力水准仪6顶部凹槽的内部还设有螺纹配合的密封顶盖；密封顶盖还包括安置在其上表面的水平尺，水平尺还可在储液桶69安装时即可搭载，配合三根丝扣的螺母调节实现整体的水平度调整，极大便利了静力水准仪的安装。

本发明中，梁体4为连续梁结构，且梁体4的底部等间距横跨上均安装有静力水准仪6，相邻静力水准仪6之间通过气管和液管连接，全部静力水准仪6均通过气管串联组成通气系统，并且仅一端接大气，使得所有储液桶69液面以上的气压力保持恒定，液管连接时，通常是在两个储液桶69之间滚动一较大直径的管盘来完成，液管上有带“t”形的连接件阀门，连接液管安装位置应低于储液桶69，且一端连接至另一端的液管应稍微向下倾斜，最低端还需注意预设一个用于排气和充液的阀门，充液过程中，应排除管内的空气和气泡，加液时应缓慢不间断加入直至可以在储液桶69内看到液体，液位指示器67为透明的圆柱体，可直接观测液位变化。

本发明中，纵向方木3的上方铺设有厚度为15mm的竹胶板底模，竹胶板底模布置完成后方可进行支架预压，采用预压块预压，同时吊车配合吊装到位，预压块堆码按支架计算预压荷载及其受力分布形式堆放，加载时对称等载布置，防止支架偏压失稳。

本发明中，传感器安装时配重块68的编号应与对应传感器的编号相吻合，并且密封顶盖的编号也需与其对应储液桶69的编号相吻合，当双手拿着传感器时，配重块68的吊钩应连接在传感器的挂钩上，使传感器整体垂直，并慢慢地提起配重块68，下落配重块68进入储液桶69内，手握密封顶盖对正并螺合在储液桶69上面。

本发明中，传感器与光分路器通过光纤连接，光分路器与分布式传感主机通过光缆连接，分布式传感主机与无线终端通过无线网络连接，且分布式传感主机与后台主机通过485接口连接，光缆的外部需套设软件并使用扎带进行捆扎固定。

本发明中，现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法包括如下步骤：（1）支架预压前，监测记录各监测点初始值。（2）预压过程中，每级加载完成1h后进行支架的变形观测，以后间隔6h监测记录各监测点的位移量，当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm时，方可进行后续加载。（3）全部荷载施加完毕后，应间隔6h监测记录各监测点的位移量，当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时，方可卸除预压荷载。卸载顺序与加载顺序相反，原则是后加载先卸，先加载后卸，分级分批卸载。同时在卸载过程中，每批卸载后都应再次观测一次支架变化，并绘制出支架卸载（时间-----回弹）变化关系曲线。通过加载和卸载变化曲线，对比分析支架弹性变形和非弹变形量。在卸载全部完毕后，在支架顶面上予以调整支架标高，消除非弹性变形，预留弹性变形上拱度。（4）把基准点数据与光纤静力水准仪的数据进行运算处理，描绘出沉降曲线。

综上所述，该一种现浇梁支架预压光纤传感沉降自动监测方法，可操作性强，安全可靠，能够满足施工要求，通过多个静力水准仪6的串联分布，精准分析出施工过程中的地基沉降曲线，较人工测量方式，效率更高，测量精确度也更高，并在跨s256省道连续梁中成功运用。

另外，相邻静力水准仪6的储液桶69均采用液管连接，储液桶69内部悬浮的配重块68，与光栅应力传感器相连，一旦液位发生变化，配重块68的悬浮力就发生变化，悬浮力即被传感器感应，精确测出小至0.01mm的垂直变化，在多点测量系统中，所有传感器的垂直位移均是相对于其中一个基准点的，该基准点的垂直位移是相对恒定的或者可用其它人工观测手段准确确定，由此即可直观推断相对应其他静力水准仪6的沉降数据，进行最后的数据处理与整合，安全、方便、快捷，更具市场竞争力。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。