一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变监测系统的制作方法

本实用新型涉及土木工程拱桥中应用钢管混凝土拱桥管内混凝土的应力应变监测的相关技术领域，具体涉及一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变可视化监测预警系统。

背景技术：

混凝土具有收缩性，钢管混凝土拱桥管内混凝土结构，如果存在过大的收缩变形，将会导致钢管与混凝土之间脱离，影响结构的整体受力性能，因此为了确保钢管混凝土拱桥管内混凝土的性能需要测量钢管内混凝土沿钢管的纵横向收缩性能。通过测量钢管混凝土拱桥管内混凝土的应力应变能够反应出钢管混凝土的收缩变形性能，而测量钢管混凝土拱桥管内混凝土的应力应变可通过布设应力应变传感器来实现。

目前施工单位主要采用传统的应力应变计测试，需要现场管理人员每隔一段时间记录数据，工作量大，精准度不高，尤其是拱桥钢管混凝土拱桥管内混凝土浇筑过程中及浇筑后的应力应变测试环境复杂危险，且现有的测试系统可读性操作性差，因此，亟需一种能够有效实时显示且易简单观测的钢管混凝土拱桥管内混凝土的应力应变的监测及预警系统。

建筑信息模型(BIM)能够以工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟构筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现数字化信息管理等功能。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性等特点。能在建设项目的的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对。

专利(CN 207019825 U)公开了钢管混凝土拱桥管内混凝土应力分布的测量系统；该实用新型公开了一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力分布的测量系统；

泥浆制备在泥浆配制搅拌桶中完成，按配比加入水和膨润土搅拌，导入循环泥浆池等待输出，第二搅拌机保持开启状态保证浆液均匀。钢管及灌注于钢管内的混凝土，钢管的内壁设有多个扣环，每两个扣环之间通过连接线连接，连接线上及两根连接线之间均设有应力传感器，且两根连接线之间的应力传感器的轴向与钢管的轴向平行。钢管的管壁上还开设有用于引出应力传感器的信号线的通孔，应力传感器与一设于所述钢管外的测量仪电连接。钢管的内壁位于通孔的周缘处还固设有一小管，应力传感器的信号线经小管从通孔穿出，并与测量仪电连接。为了防止混凝土灌注入钢管内的过程中漏浆，通孔中还设有填充材料。其中，扣环的数量为偶数个，偶数个扣环中每两个扣环在钢管的内壁上对称安装，扣环的数量优选为四个，其中两两于钢管的内壁上对称安装，每一连接线的两端分别连接于对称安装的两个扣环上。

应力传感器还连接有温度传感器，温度传感器固定于连接线上，温度传感器的信号线也与测量仪连接，使钢管内混凝土的应变与温度可同时测量。每一连接线上的应力传感器为多个，每一连接线上的多个应力传感器均匀设置且顺序连接，每一连接线上的应力传感器均连接一测量仪。每一连接线上均匀设置多个应力传感器，可使钢管内混凝土的应力分布得以准确测出。每一连接线上的多个应力传感器采用绑扎法固定于连接线上，用于测量钢管内混凝土的径向应力与收缩变形。该钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方案，自动化程度较低，人力时间成本耗费大；该钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方案，需要人员全程跟踪测量计数，且可读性不高，人为误差大；

专利(CN 205634664 U)公开了桥门式起重机主梁结构无线健康监测装置，遥控测试部分包括与各应变片数据输出端连接的遥测应变仪发射机、与遥控应变仪发射机配套的遥测应变仪接收机，遥测应变仪接收机的数据输出端连接数据采集卡数据输入端，数据采集卡数据输出端连接计算机。遥控测试部分将应变片、模数转换电路、无线发射机制作在测量模块上，将接收机与计算机连接，接收采集到的信号并作后续处理。应变片测到的应力信号通过模数转换电路、无线发射机将信号发出，由接收机接受到之后，经过数据采集卡送入计算机系统，进行分析。该无线测试传输方案，只能通过数据采集显示数值，人机界面互动程度较低；该无线测试传输方案，需要人员全程跟踪观测数值变化，耗费人力时间成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变监测系统，该系统可以实时反映显示并监测预警钢管混凝土拱桥管内混凝土构件在浇筑成型后的应力应变的变化，同时采用离散化分层布设，节省了大量的人力时间成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变监测系统，该系统包括应力应变测试装置和用户终端，用户终端与应力应变测试装置连接。

应力应变测试装置包括钢管1、混凝土2、应力计3、无线应变仪4和无线传输采集装置5；在钢管1内安装十字形搭载支架，钢管1和十字形搭载支架内填充有混凝土2，十字形搭载支架的横向上安装应力计3，十字形搭载支架的纵向上安装无线应变仪4。

十字形搭载支架沿钢管1的高度方向上共分为四层，应力计3和无线应变仪4沿高度方向上交错布置，相邻应力计3和无线应变仪4之间的夹角为90°；应力计3和无线应变仪4与无线传输采集装置5通过无线交互连接，无线传输采集装置5与用户终端通过通讯线连接。

应力计3能够用无线应力应变传感器替换。

用户终端为PC机或者移动设备。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下优势。

1、相比于传统的钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方式，节省了现场大量的人力以及时间的支出耗费。

2、相比于传统的钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方式，应力计、无线应变仪借助十字形搭载支架能够将管内的混凝土在空间上的监测点布设实现监测范围饱和，能够有效提高钢管混凝土拱桥管内混凝土测试应力应变的精确度和可靠性。

3、相比于传统的钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方式，能够通过十字形搭载支架上的应力计、无线应变仪实时显示钢管混凝土拱桥管内混凝土对应位置的应力应变。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型应用示意实施图。

图3为本实用新型十字形搭载支架上的应力应变搭设位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述说明。

如图1-3所示，一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变监测系统，该系统包括应力应变测试装置和用户终端，用户终端与应力应变测试装置连接。

应力应变测试装置包括钢管1、混凝土2、无线应力应变传感器或应力计3、无线应变仪4、无线传输采集装置5；在钢管1内安装十字形搭载支架，钢管1内填充有混凝土2，十字形搭载支架的横向上安装无线应力应变传感器或应力计3，十字形搭载支架的纵向上安装无线应变仪4；无线应力应变传感器或应力计3和无线应变仪4与无线传输采集装置5通过无线交互连接，无线传输采集装置5与用户终端通过通讯线连接。

用户终端为PC机或者移动设备。

需要特别说明的是，本实用新型设计的应变测试装置和用户终端均是实体装置，下述应用于BIM系统仅仅是一种实施例描述，而并非依靠计算机程序或者软件算法实现。涉及的用户终端为PC机或者移动设备，是土木施工工程现有的终端设备用以显示或采集存储，其技术主体并非依靠软件程序实现。

实施例：本实用新型提供一种钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变实时监测预警系统，其包括应力应变测试装置与检测装置通信连接的用户终端；

在钢管1、混凝土2内布置纵横向搭载支架，应力应变测试装置为无线应力应变传感器或应力计3、应变仪4等布置在搭载支架上搭载无线传输采集装置5，用户终端为电脑平台终端，无线测试传输采集装置通过内置无线传输发射器采集系统等连接到用户终端。

本实用新型的使用方法如下：在即将要浇筑的钢管混凝土拱桥管内混凝土中按规范布置测试应力应变的位置点，测试应力应变点的位置应选择在应力应变变化大的地方。

采用BIM进行二次开发建立钢管混凝土拱桥管内混凝土的模型，建立钢管混凝土拱桥管内混凝土收缩变形计算模块以及钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变监测预警模块，并在其中标明应力应变测试的位置，且与用户终端建立连接，使应力应变的数值能在BIM模型中相应的位置显示；

将钢管混凝土拱桥管内混凝土配合比、现场施工条件等输入电脑BIM模型钢管混凝土拱桥管内混凝土收缩变形计算模块中计算出其应力应变预警阈值，制定应力应变监测方案；

在现场钢管混凝土拱桥管内混凝土标注的测试点布设应力应变测试装置对应力应变进行实时监测，将采集到的应力应变信息通过无线采集传输装置传输到用户终端，并显示在BIM建立的模型中。

1)对钢管混凝土拱桥管内混凝土采用BIM建模，并在BIM模块模型中直接显示钢管混凝土拱桥管内混凝土相应部位的应力应变特征值。

2)对BIM进行二次开发，建立钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变监测预警模块，钢管混凝土拱桥管内混凝土收缩变形极限值计算模块。

3)根据现场施工条件以及钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变阈值制定应力应变监测方案，设置应力应变预警阈值。

4)利用应力应变监测预警模块，可以查阅应力应变实时信息。

5)同时，设置预警系统，如果测试结果大于预警阈值，则系统可自动进行预警，提醒现场进行应急处理。

相比于传统的钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方式，采用有线或无线温度测试装置及实时显示平台形成温度实时显示系统；

相比于传统的钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方式，通过BIM二次开发，在BIM模型中集成了监测预警系统实时界面；

相比于传统的钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方式，通过BIM二次开发，在BIM模型中建立了钢管混凝土拱桥管内混凝土收缩变形计算模块。