地铁施工冠梁支撑轴力监测系统研究

摘要

随着我国城市化规模的发展，城市地铁也进入了一个蓬勃发展的阶段，地铁深基坑工程建设也日益增多。在深基坑施工过程中，其围护结构的稳定性就显得极其重要。地铁冠梁支撑轴力作为评价基坑围护结构健康的主要参数，对其进行监测是确保支撑受力不超过构件承载力，保证基坑安全的重要方法。我国支撑轴力监测应用时间并不长，在目前对其监测主要存在监测自动化水平低、监测轴力受温度及环境影响比设计值偏大等问题。
　　针对以上问题，本文在已有的研究和设计成果的基础上，依托成都地铁4号线二期工程，以地铁冠梁支撑轴力为研究对象，对轴力监测系统进行了整体设计，并详细研究了系统供电方式及数据管理系统的设计，同时结合支撑轴力影响因素对监测轴力值进行分析研究。主要工作如下：
　　首先，针对地铁施工现场供电环境的复杂性及安全性，设计了一种太阳能最大功率点跟踪（MPPT）控制器，主要基于改进的电压扰动观察法获得太阳能电池板的最大功率稳定输出。实验证明了该太阳能控制器的跟踪效率可达到95％以上，相比无MPPT控制器的跟踪效率提高了19%，并具有体积小、成本低、可靠性高等优点，已成功运用在本监测系统中，提高了监测系统的长效性。
　　其次，采用QT作为开发平台设计了远程数据管理软件。基于GSM网络实现了稳定的数据传输，然后建立数据解析及数据显示模块；同时基于MySQL平台，建立监测数据库平台，最终实现了系统通信控制、监测站点管理、数据分析处理、数据库维护等功能。
　　最后，结合支撑轴力影响因素对监测数据进行分析，对支撑轴力监测值进行了温度修正，温度修正后的支撑轴力减少了近20%，有效去除了因温度变化造成支撑轴力监测值偏大的现象。同时采用标准卡尔曼滤波算法与自适应卡尔曼滤波算法对支撑轴力进行对比预测，结果表明方差自适应卡尔曼滤波结果绝对误差均小于12%，更接近实测值，在混凝土支撑轴力预测技术上也具有一定的理论指导意义。

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1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及组织结构

1.4 本章小结

2 监测系统整体设计

2.1 系统整体设计

2.2 太阳能控制器供电方式研究

2.3 本章小结

3 数据管理系统软件设计

3.1 数据管理系统总体设计

3.2 核心模块设计

3.3 本章小结

4 支撑轴力监测值分析

4.1 混凝土支撑轴力计算方法

4.2 轴力监测结果影响因素分析

4.3 温度修正

4.4 基于自适应卡尔曼滤波的支撑轴力预测

4.5 本章小结

结论

1 研究工作总结

2 后续工作设想

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果