一种连续桥梁施工过程应力监控系统及方法与流程

本发明涉及连续桥梁施工过程监控技术领域，尤其涉及一种连续桥梁施工过程应力监控系统及方法。

背景技术：

连续梁桥在跨越深谷、大河和急流的跨越结构中具有广泛的应用。近年来，随着国家加大基础设施方面的投资，穿越山岭重丘区架设在陡坡深谷之间的大跨度桥梁日益增多，给高墩、大跨度连续梁桥的发展带来了新的机遇，然而由于高墩、大跨径桥梁对于施工精度、安全性要求较高，因此如何有效地提高该类桥梁的施工控制水平，确保结构安全和稳定，保证结构的受力合理和线形平顺，为大桥安全、顺利地建成提供技术保障，是施工中特别需要关注的问题。

连续桥梁截面中的应力，是表征桥梁状态的重要参数之一，现有施工过程中，通常通过采集桥梁关键截面的应力数据，对于桥梁施工过程进行分析，并对于后续施工进行指导。

对于连续桥梁关键截面应力采集节点的应力数据，传统采集方法多为人工现场采集，限于施工环境和条件的限制，在需要多个数据时无法集成使用；同时数据采集受环境、天气、时间等制约较大；尤是某些特殊施工阶段人工采集数据困难且容易发生危险；人工数据采集也无法持续进行，显示的只是特定时期的数值，其他时间段的数据无法查询，无法掌握数据的持续变化情况，更无法实现实时监控。数据处理仍然依赖于人工处理；数据展示只是简单的列表显示，无法对于桥梁施工状态进行直观显示。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种桥梁应力监控系统及方法，能够自动、连续采集桥梁施工过程中关键截面的应力数据，并对于数据进行处理、分析，对于连续梁桥施工过程进行全称监控，对于施工中应力状态进行直观显示。

本发明采用的技术方案为：

一种连续桥梁施工过程应力监控系统，包括设置于应力采集截面上的传感器组、用于控制传感器组的分站、用于汇聚分站信息的总站、用于将各个分站信息传输至总站的zigbee传输模块、远程无线传输模块、用于分析、处理及储存数据的服务器和查询、显示数据的终端；所述的传感器组包括多个应力传感器；所述的zigbee传输模块包括与分站一一对应的信号发射端和设置于主站的信号接收端，所述的信号发射端通过zigbee网络传输与信号接收端相连接；

所述的传感器组中的应力传感器均与分站相连接，所述的分站的信号输出端通过zigbee传输模块连接总站的信号输入端；所述总站通过远程无线传输模块与服务器相连接，所述服务器与终端相连接。

所述的传感器组还包括与应力传感器一一对应的温度传感器，所述的温度传感器均与分站相连接。

所述的终端为计算机。

所述的远程无线通讯模块为gprs无线通讯模块。

所述的连续桥梁施工过程应力监控系统还包括声光报警控制电路和声光报警器，所述的声光报警器通过声光报警控制电路连接服务器的报警信号输出端。

所述的连续桥梁施工过程应力监控系统，所述的应力采集截面的数目为多个，每个应力采集截面上设置有一个传感器组，所述的分站与传感器组一一对应。

所述的应力采集截面的数目为5个，所述的应力采集截面分别为桥梁的两个端头截面、1/4截面、1/2截面和3/4截面。

一种连续桥梁施工过程应力监控方法，包括以下步骤：

步骤一：建立连续桥梁的三维模型，定义连续桥梁的应力采集截面，定义应力采集截面上设置有应力传感器的部位为应力采集点，定义连续桥梁模拟应力的阈值范围；

步骤二：根据连续桥梁的三维模型，提取应力采集点的模拟应力，并将应力采集点的模拟应力标注于三维模型应力采集截面上的应力采集点处；

步骤三：采集应力采集截面上每个应力采集点的实测应力和采集实测应力时刻的实测温度，对应力采集点的实测应力进行温度补偿运算，得到应力采集点的实际应力；

步骤四：将应力采集点的实际应力标注于三维模型应力采集截面上的应力采集点处；

步骤五：将模拟应力和实际应力进行比较分析，判断连续桥梁的应力水平是否超过设计阈值范围；

步骤六：当应力采集点处的实际应力超过模拟应力的阈值范围时，进行报警。

本发明通过设置于关键截面上的振弦传感器自动采集应力数据，效率高，受时间、空间等制约小，全称自动采集和分析，既节约了人力资源，采集数据量大容易对于应力数据进行校正分析。

振弦传感器能够对桥梁进行自桥梁施工开始至运营期的长期、连续监控，实现应力数据的连续采集，从而长期监控桥梁服役状态，中央处理器将实际应力和模拟分析应力进行对比，便于设计人员对于桥梁模型进行修正和指导后续施工，即在施工过程中发生应力不对称或应力异常现象，在下一模块浇筑中进行调整，保证桥梁施工过程的应力状态、成桥后的线形与设计保持一致，从而满足桥梁的设计指标要求。

本发明所述的监控方法，将桥梁经过温度修正后的应力数据，根据图纸建立桥梁三维模型，将每个截面上的模拟应力数据和实际采集应力数据标注于三维模型上，对桥梁修建过程中的状态进行直观显示，便于工作人员对桥梁模型进行修正和施工过程进行指导。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括设置于应力采集截面上的传感器组、用于控制传感器组的分站、用于汇聚分站信息的总站、用于将各个分站信息传输至总站的zigbee传输模块、远程无线传输模块、用于分析、处理及储存数据的服务器和查询、显示数据的终端；所述的传感器组包括多个应力传感器；所述的zigbee传输模块包括与分站一一对应的信号发射端和设置于主站的信号接收端，所述的信号发射端通过zigbee网络传输与信号接收端相连接；分站和总站之间的信号传输距离近，因此，采用zigbee传输模块，价格低廉。

所述的传感器组中的应力传感器均与分站相连接，所述的分站的信号输出端通过zigbee传输模块连接总站的信号输入端；所述总站通过远程无线传输模块与服务器相连接，所述服务器与终端相连接。

所述的传感器组还包括与应力传感器一一对应的温度传感器，所述的温度传感器均与分站相连接。

所述的终端为计算机。

所述的远程无线通讯模块为gprs无线通讯模块。

优选的，所述的应力采集截面的数目为多个，每个应力采集截面上设置有一个传感器组，所述的分站与传感器组一一对应。

所述的应力采集截面的数目为5个桥梁关键截面，所述的应力采集截面分别为桥梁的两个端头截面、1/4截面、1/2截面和3/4截面。

本发明的工作过程如下：在桥梁的施工过程中，根据设计要求，选择若干个关键截面作为应力采集截面，本实施例中，应力采集截面分别为桥梁的两个端头截面、1/4截面、1/2截面和3/4截面。选择应力采集截面的若干个关键节点为应力采集节点，在每个应力采集点布置振弦传感器和温度传感器，分别采集应力采集点的应力信号和温度信号。

分站通过四芯线与对应传感器组中的振弦传感器和温度传感器连接，并向振弦传感器和温度传感器发送激发信号，接收其反馈的应力信号和温度信号。分站通过zigbee传输模块把反馈的应力信号和温度信号发给总站，总站汇聚多个应力采集截面中传感器组的数据后，通过gprs无线通讯模块将应力信号和温度信号发送至服务器中，

在服务器中设置每个应力采集点的模拟应力以及应力阈值，振弦传感器采集的采集点处的应力数据为实测应力，实测应力受到温度影响，因此，中央处理器根据实测温度数据对应力数据进行补偿修正，修正后的应力数据为实际应力。

服务器将实际应力和模拟应力作对比，当任意应力采集点的实际应力超出应力阈值时，服务器进行预警。

服务器可通过控制终端，在终端上进行显示预警。

本发明采集应力采集截面上应力采集点的实际应力，并自动和对应应力采集点的模拟应力作对比，便于连续桥梁设计人员对桥梁模型以及施工进行检验，并在桥梁进行下一模块浇筑时进行调整，保证桥梁施工的受力状态和成桥后的线形与设计保持一致；从而满足桥梁的设计指标要求。

且本发明所述的监控系统能够对桥梁进行自桥梁施工开始至桥梁运营整个长期、连续监控，实现应力数据的连续采集，从而长期监控桥梁的应力数据，进一步保证桥梁运营安全；本发明操作方便，可靠性高，适合大多数施工现场的环境和桥梁健康监测应用，能够同时采集多个应力采集截面中多个应力采集点的应力数据，效率高，受环境、天气、时间等制约小，且无需人工操作，既节约了人力资源，也从根源上防止采集应力数据过程中出现意外。

一种连续桥梁施工过程应力监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立连续桥梁的三维模型，定义连续桥梁的应力采集截面，定义应力采集截面上设置有应力传感器的部位为应力采集点，定义连续桥梁模拟应力的阈值范围；

步骤二：根据连续桥梁的三维模型，提取应力采集点的模拟应力，并将应力采集点的模拟应力标注于三维模型应力采集截面上的应力采集点处；

步骤三：采集应力采集截面上每个应力采集点的实测应力和采集实测应力时刻的实测温度，对应力采集点的实测应力进行温度补偿运算，得到应力采集点的实际应力；

步骤四：将应力采集点的实际应力标注于三维模型应力采集截面上的应力采集点处；

步骤五：将模拟应力和实际应力进行比较分析，判断连续桥梁的应力水平是否超过设计阈值范围；

步骤六：当应力采集点处的实际应力超过模拟应力的阈值范围时，进行报警。

本发明所述的监控方法，将桥梁的实测应力数据进行温度修正得到实际的应力数据，并建立桥梁的三维模型，将每个应力采集点的模拟应力数据和实际应力数据标注于三维模型上，对桥梁修建过程中的状态进行直观显示，便于工作人员对桥梁模型和施工过程进行修正、指导。