一种拉筋孔洞改进再利用的大体积混凝土桥墩施工控制系统

本发明涉及桥梁施工，具体涉及一种拉筋孔洞改进再利用的大体积混凝土桥墩施工控制系统。

背景技术：

1、随着我国经济实力的不断提升，高速铁路和桥梁的铺设已经成为拉动经济发展十分重要的影响因素，大体积混凝土桥墩施工过程中铺设内置冷却水管已经成为当前大体积混凝土降温的主流施工方法。但是冷却管预埋的技术在实际施工的过程中，由于预埋后无法取出，造成了成本的大幅度提高。加之在实际施工的过程中，由于混凝土浇筑的过程中，对于拉筋受力情况没有准确的监测机制，导致在浇筑混凝土的过程中，出现胀模现象。加之在实际施工的过程中，对于桥墩混凝土表面养护时间控制缺乏灵活的管理机制，对现场环境变量的适应性不强，受到现场温度与风速等因素的影响明显，混凝土养护问题导致混凝土强度有所损失，缺乏精准的混凝土养护监测体系，导致混凝土桥墩表面干缩裂缝的出现，缺乏强度监测而导致拆模只能依赖于经验或现场同条件养护试块，过早拆模会导致混凝土表面强度不够产生破损，过晚拆模会出现模板与混凝土粘贴的现象，以及占用模板时间较长，导致模板周转率降低。在桥墩现场施工的过程中，对于大体积混凝土内外温差缺少监控措施，对于补水条件困难的野外桥墩施工而言，缺少一种闭合水循环降温系统，混凝土养护存在迎风面表面水分蒸发过快，导致养护不到位的现象，导致表面干缩裂缝的出现或者过度养护导致水资源浪费的现象，就急需一种能够对桥墩混凝土内部各点温差进行监测，以及内部各点裂缝监测和强度监测的设备。

2、传统的拉筋孔洞在实际施工的过程中采用pvc套管，套管在施工中的作用为防止拉筋与已经浇筑的混凝土粘结，在实际施工的过程中pvc管不可回收，并且施工后需要清除对孔隙进行填补修复，这在实际施工的过程中造成了大量的浪费，并且增加了施工难度。

3、公开号为cn112095472a的专利公开了一种拉筋孔洞再利用的大体积混凝土养护设备，在该公开的专利中没有对拉筋孔洞改进形式进行说明。

4、公开号为cn210104578u的专利公开了一种大体积混凝土养护设备，该设备为预埋管件，采用一次性布设，不能实现周转利用。

5、公开号为cn108360381a的专利公开了混凝土连续向量桥0号块腹板大体积混凝土降温装置，在该装置中采用了通水降温直接洒水养护的功能。需要大量的水资源，在实际施工养护的过程中需要人工补水，没有实现自动补水。

6、但是以上三种大体积混凝土降温系统，没有实现对预埋管路材质的周转利用，同时没有实现变量养护，对水资源浪费较大，缺乏对于混凝土强度的监测，在实际使用的过程中缺乏相应的施工监测，在应用于大体积混凝土时的胀模现象也是影响混凝土质量的主要的影响因素，以上专利均未解决以上问题。

7、基于上述问题，在充分考虑了施工的前提下，对于大体积混凝土桥墩施工过程中的拉筋孔洞进行改进设计，采用内置应变片的镀锌钢管取代传统的pvc管，通过改进的蝴蝶卡扣实现减少传统的凿出pvc套管的施工工序，改进的镀锌钢管可实现重复利用，避免了传统的一次性pvc套管的使用。并且在镀锌钢管两侧采用丝扣与红外线智能水龙头相接后通过水管与改进水箱连接形成闭合系统。通过镀锌钢管内置的应变片来实现浇筑及养护过程中的应力控制，并能进行即时调整避免应力过度集中导致胀模现象出现。在镀锌钢管内布设温度采集器，能够时时监测混凝土内部不同位置的温度，设定极大值与极小值的温差阈值，当温差超过阈值时，开启水泵进行水循环降温。改进镀锌钢管内部布设超声波探测混凝土强度装置，能够对混凝土的强度增长实施动态监测，能够确保混凝土拆模时的强度值，同时也可避免拆模时间过晚导致的模板占用时间较长的问题，通过监测混凝土强度的方式能够增加模板周转效率。避免过早拆模导致的混凝土表面强度过低出现的混凝土表面破损。通过设置的超声波孔隙检测装置，能够及时发现大体积混凝土在养护的过程中，裂缝的产生，对即将产生的裂缝及时报警，便于施工人员进行整改。通过改进的接口，在软管与钢管连接装置处设置红外遥控水龙头，通过磁吸式摄像头对混凝土表面的湿度进行识别，当混凝土表面湿度小于设定阈值时，通过单片机控制红外遥控水龙头开启，同时可根据环境温度及风速确定红外线遥控变量控制水龙头的出水量，可以根据摄像头监测值实现一个或多个喷头进行养护，可以实现远程控制喷淋精准局部养护，大大的节省了水资源，对于野外施工养护技术而言有着十分积极且重要的意义。

技术实现思路

1、本发明目的是：

2、提供一种拉筋孔洞改进再利用的大体积混凝土桥墩施工控制系统，该冷却系统对预埋拉筋管孔进行了改进二次利用，减少了传统去除pvc管的工序，采用内置应变片的镀锌钢管取代原有pvc管，实现可重复利用，降低施工成本。通过内置的应变片实现浇筑过程中的应力监测，避免过度集中的应力产生导致拉筋破坏胀模现象的出现，并在管内设置温度传感器，超声波孔隙检测装置和强度检测装置，可以依据不同温度感应器所采集的温度值，依据规范要求设定温差阈值，当超过阈值时启动水泵，实现大体积混凝土内部降温，避免温差导致的大体积混凝土出现损伤。通过镀锌钢管内布置的超声波探伤检测装置，实现对混凝土施工质量监测，当出现裂缝时及时发出预警整改信号。通过混凝土内部设置的强度监测装置，实现混凝土养护过程中的强度变化监测，当强度达到设定阈值时，通过单片机系统发出拆模指令，增加模板周转效率。通过改进的连接装置，将进水管与镀锌钢管和红外线遥控变量水龙头，排水管连接，同时与水箱连接成闭合回路系统，在降温过程中不消耗水分，水箱内水分仅为混凝土表面养护供水，在连接装置上设置磁吸式摄像头进行混凝土表面含水率监测，当含水率低于设定阈值时，通过单片机控制红外遥控水龙头开启变量喷淋养护，达到设定阈值上限时则关闭水龙头，实现局部养护，减少用水。通过对镀锌钢管内设置应力监测装置，能够对模版加固受力是否均匀进行监测，避免应力集中导致的胀模现象。

3、通过改进的水箱，实现对水箱内的水量进行动态观测，再顶部设置停机坪，再水箱缺水时，可通过gps给上位机发出补水信号，通过停机坪为无人机提供降落平台进行补水，实现了智能化降温养护，降低能耗，通过逆变器和蓄电池进行供电，代替了通过柴油发电机进行发电的传统降温措施，降低了环境污染，提高了经济效益，设计合理，经济适用，易于大规模地推广和使用。

4、本发明的方案是：

5、本发明采用的技术方案为：一种拉筋孔洞改进再利用的大体积混凝土桥墩施工控制系统，所述冷却养护系统包括桥墩本体在内的若干个采用内置应变片的镀锌钢管替换传统pvc拉筋预埋管与拉筋，将二者采用改进的内置应变片的镀锌钢管取代。若干个红外线遥控变量控制水龙头与镀锌钢管连接后，通过承压水管与水箱进出水口形成闭合回路。在红外线遥控变量控制水龙头上附着磁吸式摄像头对桥墩混凝土表面湿度进行监测。在改进的镀锌钢管内，布设不少于三个的温度感应器、混凝土强度检测装置、超声波孔隙检测装置，每种传感器按需布设，不少于三个，通过传感器进行桥墩混凝土养护过程中的混凝土内部温度、混凝土强度以及混凝土损伤进行检测。同时通过改进镀锌钢管与红外线遥控变量控制水龙头通过承压管线，分别与水箱的进出水管形成闭合回路，为混凝土降温提供水循环管路，降温过程中不消耗水分，解决野外补水困难的问题。采用磁吸式摄像头利用图像识别技术对混凝土表面含水率进行监测，如出现含水率低于阈值时，通过红外线控制局部红外线遥控变量控制水龙头进行变量喷淋养护，达到设定阈值时停止养护，节省用水。

6、进一步地，所述温度感应器、超声波孔隙检测装置、混凝土强度检测装置根据拉筋预埋管孔的数量布设，或者在同一排的某个拉筋预埋管孔内均匀布设温度感应器，或者在同一排的每个拉筋预埋管孔布设至少1个温度感应器。

7、进一步地，通过改进的内置应变片的镀锌钢管，能够实现施工过程中模板加固的工序中，做到合适的应力控制，在混凝土浇筑的过程中能够对浇筑过程中每一根改进的镀锌钢管所承受的应力进行控制，当单根钢管应力超过设定阈值时候，发出警告，避免由于应力集中导致的胀模现象出现。

8、进一步地，所述控制器为单片机，通过采集温度传感器的温度，超声波孔隙检测装置以及强度检测装置，并且对磁吸式摄像头所采集的混凝土表面含水率情况进行信息采集，并且通过设定的阈值，实现最高温度与最低温度的温差超过阈值时启动水泵实现降温，小于设定阈值水泵停止转动，避免温度裂缝产生的同时降低能耗。通过混凝土强度采集装置，当强度达到设定值时发出拆模指令，增加模板周转速度，提升施工进度。当超声波探伤出现损伤时发出指令便于施工人员及时采取相应的措施。磁吸式摄像头对混凝土表面含水率采集值进行逐项比较，若小于设定阈值则开启红外线遥控变量水龙头进行养护，当设定阈值超过上限时则关闭水龙头，实现了局部精准养护，同时在水箱内设置水面控制系统，在水箱外设置液晶显示器能够及时反应水箱内液面高度，当水箱内水位降低到阈值时发出补水信息，在水箱顶部设置停机坪与gps控制系统，通过gps控制系统为无人机补水提供位置信息，无人机可降落在停机坪，通过补水孔实现补水，不影响系统正常循环，实现无人智能养护。

9、进一步地，红外线遥控变量控制水龙头实现变量洒水。其由电机和可更换电池形成动力控制系统，通过电机转动带动传动轴驱动可移动套管进而带动密封顶板移动，根据需要洒水量的大小控制电机转动转数，进而达到控制出水孔排水数量，以达到变量控制的目的。

10、进一步地，红外线遥控水龙头可以根据环境温度以及湿度情况和上位机指令通过控制电机转数以及转向实现水龙头的变量控制，确保养护用水量的变量控制。

11、进一步地，所述蓄电池组内至少设置2块备用电池和1块供电电池，通过逆变器为水泵供电，通过电缆线为其他设备供电，当电池电量低时，发出更换电池信号。

12、本发明的积极效果是：

13、1.对大体积桥墩混凝土施工工序而言，通过增加应变片的镀锌钢管替代传统的pvc套管，减少了拉筋穿管，以及清除pvc拉筋管的工序，并且对拉筋孔洞进行了二次利用，实现了简化工序的同时，能够对施工时候的模板加固，以及混凝土浇筑过程中的模板加固受力是否均匀进行监测，对可能出现的浇筑胀模现象进行有效的预测。

14、2.该方案实现了对大体积混凝土内部各点温度以及各点的强度值和各点混凝土内部损伤情况进行监测，同时根据数据结果，通过单片机控制系统实现了控制水泵降温，降低温度裂缝产生风险，并且对施工质量进行监督，对混凝土内部裂缝进行监测，便于施工人员及时处理，当强度达到设定值时能够发起拆模信号，提升桥墩定型模板的周转效率，提升施工进度，避免过早拆模由于强度不够导致的混凝土表面损伤，解决了传统依靠经验和同条件养护试块进行拆模的情况。

15、3.通过改进的红外线遥控变量控制水龙头，采用摄像头对混凝土表面含水率进行测试，当混凝土表面含水率低于设定阈值时，开启红外线开关，实现对混凝土表面的局部变量养护，根据现场环境状态，实现了出水量的控制，当表面含水率达到设定阈值时关闭水龙头，解决了传统桥墩在迎风面与背风面水分的蒸发速率不同的问题，实现了动态实时养护，同时实现一个采集摄像头控制一个或多个养护装置，对混凝土强度提升有十分积极的作用，对于野外施工节水有着至关重要的作用。

16、4.在水箱内设置水面高度监测，当水面低于阈值时发出补水信号，通过预设停机坪和补水口，无人机可依据gps寻找到停机坪与补水口，实现自动补水，实现现场无人操作，降低用水量，节省人工，提升混凝土养护质量。

17、5.采用逆变电路，结合蓄电池，能够避免传统依赖柴油发电机造成的能源浪费和环境污染，适应野外养护，提升经济效益。