[發明專利]一種轉體施工過程中球鉸下部應力在線監測方法

有效

• 申請號: 202010432101.1
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111723499B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 華志鴻;呂強;趙子龍;吳迪;劉俊;梁鳳路;黎尚均
• 申請（專利權）人: 中鐵七局集團有限公司;中鐵七局集團武漢工程有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;E01D21/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 鄧佳

本發明的一種轉體施工過程中球鉸下部應力在線監測方法，通過在轉動球體的表面不同的位置分別設置三個以上的傳感器固定圈，并保證傳感器固定圈與轉動球體表面形成弧形結構，不影響其本身受力，結合傳感器固定圈上設置多個不同的傳感器，以實現不同位置壓力數據采集，采用三維模型化與有限元分析，將不同位置的壓力值隨時間變化與三維模型結合，以實現其壓力值在線立體展示。本發明的有益效果是：監測裝置安裝簡便，能提供施工現場不利條件下監測球鉸內部情況的有用信息，為轉體施工監控提供依據；通過監測轉體過程中球鉸內部的不同時段不同位置壓力值，并通過多點聲信號時間差異判斷異常信號位置，得到的監測結果快速并能滿足實際應用要求。

技術領域

本發明涉及橋梁施工技術，更具體地，涉及一種轉體施工過程中球鉸下部應力在線監測方法。

背景技術

橋梁轉體施工是指將橋梁結構在非設計軸線位置制作(澆注或拼接)成形后，通過轉體就位的一種施工方法。由于轉體施工法把復雜的、技術性強的高空作業和水上作業變為岸邊的陸上作業，不但施工安全、質量可取，而且在通航河道或車輛頻繁的跨線立交橋的施工中可不干擾交通、不間斷通航，對環境的損害小，具有良好的技術經濟效益，所以在現在的橋梁施工中經常使用。此外，隨著先進的同步千斤頂和計算機自動控制技術的使用，轉體施工法逐步推廣應用于大跨度、大噸位橋梁上。

轉體施工一般上部橋梁結構支撐于可以轉動的球鉸上，球鉸由上球鉸和下球鉸兩部分組成，轉體施工過程中上部橋梁結構的重量通過上球鉸傳遞到下球鉸，直至下部承臺和基礎，球鉸狀態的正常與否對于轉體施工過程極為重要。由于上部橋梁結構的重量較大，球鉸承受較大荷載；位置隱秘；同時球鉸從加工制作到轉體施工經歷了較長時間等諸多因素，造成球鉸難以通過其他方法進行觀測，轉體過程中的球鉸的狀態更是難加以監測。

現有的觀測球鉸的解決方案是在球鉸內部預埋長效應變傳感元件，觀察球鉸內部應變情況，這種方法的不足表現在：（1）應變傳感元件只能傳遞局部點狀受力狀態；（2）傳感元件從預埋到發揮作用需要經歷較長時間，傳感元件容易失效；（3）轉體過程中上、下球鉸處于動態過程中，其接觸狀態也可能發生變化，局部應變監測很難反映轉體過程中的球鉸的總體情況。

發明內容

本發明提供一種轉體施工過程中球鉸內部異常狀況的在線監測裝置與方法，該裝置布置方便，使用簡單，能測量結果能夠反映轉體過程的狀態。

根據本發明的一個方面，提供一種轉體施工過程中球鉸下部應力在線監測方法，包括以下步驟：

步驟S1，在轉動球鉸的下球鉸下部表面由球體底部向球體中部分別間隔設置至少三道環形凹槽，所述凹槽內嵌入填入傳感器固定圈，所述傳感器固定圈與所述轉動球鉸表面填平設置呈球形狀，所述傳感器固定圈上設置有多個方向的不同壓力傳感器。所述壓力傳感器通過前置放大器與信號采集處理系統連接；

步驟S2，構建所述轉動球鉸、傳感器固定圈及所述傳感器的三維模型，對每一個所述傳感器固定圈位置及傳感器位置構建三維坐標參數，并對所述三維模型形成網格化處理；

步驟S3，通過前置放大器采集多個通道的壓力傳感器實時數據，每個通道對應一個壓力傳感器的球鉸固定位置；

步驟S4，將各通道信號按照等時長劃分時間段，并按時間段進行實時時域到頻域快速傅里葉轉換，以獲取不同壓力傳感器的壓力值與時間變化關系；

步驟S5，采用有限元分析方法，根據壓力傳感器的三維坐標參數，導入不同部位壓力傳感器的不同時間壓力值至所述網格化三維模型中，獲得所述三維模型表面各部位在轉體施工過程中不同時間中承受的沖擊壓力。

在上述方案基礎上優選，所述步驟S1中包括處于球鉸底部的第一傳感器固定圈、處于球鉸中下部的第二傳感器固定圈和處于球鉸中部的第三傳感器固定圈。

在上述方案基礎上優選，每一個所述傳感器固定圈上至少設有四個壓力傳感器，所述壓力傳感器相互90°設置。