基于挂篮变形的悬臂浇筑偏载监测方法

摘要

本发明公开了一种基于挂篮变形的悬臂浇筑偏载监测方法，涉及桥梁施工领域。所述方法为：在挂篮混凝土浇筑过程中，实时监测并获取每端悬臂上的挂篮弹性变形值，再结合预先建立的挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值的关系，分别得到每端悬臂上的挂篮承受荷载；计算得到两端悬臂的挂篮承受荷载差值；在梁段重量的基础上，得到挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值；根据预先设定的预警级别，判断所述比例值对应的预警级别。本发明所述监测方法解决了无法准确监测不平衡荷载偏差的问题，并且实现实时监测和分级预警，解决了挂篮悬臂浇筑施工过程中不平衡荷载对挂篮施工安全影响的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，尤其涉及一种基于挂篮变形的悬臂浇筑偏载监测方法。

背景技术

规范要求在挂篮悬臂浇筑施工过程中，两端悬臂挂篮不平衡荷载偏差不得超过设计值，当未规定设计值时，两端悬臂挂篮不平衡荷载偏差不超过梁段重的1/4。目前，通过人工估算方法对两端悬臂挂篮不平衡荷载的偏差进行控制，具体为通过人工简单估算两端悬臂挂篮浇筑混凝土量实现对两端悬臂挂篮不平衡荷载偏差的控制，但是人工估算方法对两端悬臂挂篮不平衡荷载偏差进行控制存在以下不足：

1、因为人工估算混凝土浇筑量依据输运混凝土量，输运混凝土量与挂篮悬臂浇筑施工过程中使用的混凝土量存在很大误差，故，人工估算获得的两端悬臂挂篮不平衡荷载偏差准确性低。

2、挂篮悬臂浇筑施工过程中临时荷载难以实时估算。

3、人工估算方法易出现记不清、记混、混凝土罐车剩余混凝土量无法估算等问题，一旦估算出错，则无法判断两端悬臂挂篮的荷载量，导致施工安全存在很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于挂篮变形的悬臂浇筑偏载监测方法，从而解决现有针对挂篮浇筑过程中两端悬臂荷载不平衡偏差的监测技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明所述基于挂篮变形的悬臂浇筑偏载监测方法，所述方法为：

在挂篮混凝土浇筑过程中，实时监测并获取每端悬臂上的挂篮弹性变形值，再结合预先建立的挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值的关系，分别得到每端悬臂上的挂篮承受荷载；计算得到两端悬臂的挂篮承受荷载差值；在梁段重量的基础上，得到挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值；根据预先设定的预警级别，判断所述比例值对应的预警级别。

优选地，通过在每端悬臂挂篮的主桁架前端布置的静力水准仪实时监测并获取在挂篮混凝土浇筑过程中的挂篮弹性变形值；所述挂篮弹性变形值为挂篮主桁架变形值。

优选地，根据预压荷载试验，建立挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值的关系，具体为：

设置预压过程，所述预压过程包括先进行的预压加载过程和后进行的预压卸载过程，所述预压加载过程分四级荷载顺序加载，依次为0.6P、0.8P、1.0P、1.2P，P为最大梁段重量；所述预压卸载过程分四级荷载顺序卸载，依次为1.0P、0.8P、0.6P、0.0P；

在每级荷载的加载或卸载完成时，获取挂篮主桁架前端的挂篮变形量，得到预压加载过程或预压卸载过程的多个点值，根据多个点值绘制曲线，得到预压过程中挂篮承受荷载与挂篮变形值的关系y＝ax+b，x为荷载值，y为挂篮变形值，b为非弹性变形值，a表示一次项系数，然后消除非弹性变形值b得到挂篮弹性变形值y′与荷载值的关系，即y′＝ax，完成挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值关系的建立。

更优选地，在任意一个悬臂挂篮的主桁架前端设置4个预压荷载试验变形测点，每个预压试验变形测点上设置静力水准仪。

优选地，所述方法的处理过程集成在上位机的一个监测软件中。

优选地，实时监测并获取每端悬臂挂篮变形值的静力水准仪布置在挂篮主桁架的吊杆处；所述静力水准仪采集到的数据无线传输至上位机的监测软件。

优选地，所述预先设定的预警级别具体为：

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值小于允许不平衡荷载偏差最大值的60％，为安全状态；

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值大于等于允许不平衡荷载偏差最大值的60％且小于允许不平衡荷载偏差最大值的80％，为三级预警状态；

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值大于等于允许不平衡荷载偏差最大值的80％且小于允许不平衡荷载偏差最大值的100％，为二级预警状态；

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值大于等于允许不平衡荷载偏差最大值的100％，为一级预警状态。

本发明的有益效果是：本发明所述监测方法首先在挂篮变形值计算和荷载试验的基础上，建立挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值之间的关系，然后通过自动化水准传感器实时监测混凝土浇筑过程中的挂篮弹性变形值，计算并得到两端悬臂上的挂篮承受荷载的偏差值占梁段重量的比例值，最后在预先建立的分级预警值的基础上，根据所得比例值发出不同级别的警报。本发明所述监测方法，实时准确监测出两端悬臂挂篮实际不平衡荷载偏差占梁段重比例，并将该比例与预先设置的分级预警值比较，当超过分级预警值时，实时发出两端悬臂不平衡荷载分级警报。解决了无法准确监测不平衡荷载偏差的问题，并且实现实时监测和分级预警，解决了挂篮悬臂浇筑施工过程中不平衡荷载对挂篮施工安全影响的问题。

附图说明

图1是挂篮主构架系统立体时的变形测点布置示意图；

图2是挂篮主构架系统横断面的变形测点布置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如本领域技术人员公知：挂篮在实际应用中既担负着保护施工人员安全的重任，又决定工程的质量和进程。所以挂篮悬臂浇筑施工过程中两端悬臂挂篮应对称且平衡，根据现有规范要求，两端悬臂挂篮实际不平衡荷载偏差不得超过规定的设计值；在未规定的设计值时，两端悬臂挂篮实际不平衡荷载偏差不宜超过梁段重的1/4。在施工过程中，挂篮承受的荷载包括挂篮自重、浇筑混凝土重量和施工临时荷载，由于两端挂篮自重是完全相同的，故影响两端悬臂挂篮实际不平衡荷载偏差主要为混凝土浇筑重量和施工临时荷载。目前主要通过人工主观估算控制两端悬臂挂篮实际不平衡荷载偏差，存在误差大的问题。

而，本申请所述监测方法通过理论计算和现场预压测试，得出挂篮弹性变形值与挂篮承受荷载之间的对应关系，再通过监测在混凝土浇筑过程中两端悬臂挂篮的弹性变形值，得出两端悬臂挂篮承受荷载的差值所占梁段重量的比例，最终判断两端悬臂上挂篮荷载不平衡偏差程度。

实施例

本实施例所述基于挂篮变形的悬臂浇筑偏载监测方法，所述方法为：在挂篮混凝土浇筑过程中，实时监测并获取每端悬臂上挂篮弹性变形值，再结合预先建立的挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值的关系，分别得到每端悬臂上的挂篮承受荷载；通过计算得到两端悬臂的挂篮承受荷载差值；在梁段重量的基础上，得到挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值；根据预先设定的预警级别，判断所述比例值对应的预警级别。

更详细的解释说明为：

(一)通过在每端悬臂挂篮的主桁架前端布置的静力水准仪实时监测并获取挂篮混凝土浇筑过程中挂篮弹性变形值；所述挂篮弹性变形值为挂篮主桁架变形值。

(二)根据预压荷载试验，建立挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值的关系，具体为：

设置预压过程，所述预压过程包括先进行的预压加载过程和后进行的预压卸载过程，所述预压加载过程分四级荷载顺序加载，依次为0.6P、0.8P、1.0P、1.2P，P为最大梁段重量；所述预压卸载过程分四级荷载顺序卸载，依次为1.0P、0.8P、0.6P、0.0P；

在每级荷载的加载或卸载完成时，获取挂篮主桁架前端的挂篮变形量，得到预压加载过程或预压卸载过程的多个点值，因预压加载过程加载至1.2P时，挂篮非弹性变形已基本消除，通过对预压卸载全过程数据分析，得到预压过程中挂篮承受荷载与挂篮变形值的关系y＝ax+b，x为荷载值，y为挂篮变形值，b为非弹性变形值，a表示一次项系数，然后消除非弹性变形值b得到挂篮弹性变形值y′与荷载值的关系，即y＇＝ax，完成挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值关系的建立。

所述挂篮变形值包括挂篮弹性变形值y′和非弹性变形值b。挂篮在预压过程中，产生的挂篮变形值包括挂篮弹性变形值y′和非弹性变形值b，预压结束后，非弹性变形值b消除。后续施工过程中，挂篮仅有挂篮弹性变形值y＇。即：在预压试验过程中y＝ax+b，预压后非弹性变形值b消除，故在完成预压后的后续施工中仅有挂篮弹性变形值y＇，本实施例所述监测方法建立荷载与挂篮变形值的关系y＇＝ax是通过预压试验求得的。

通过有限元计算校核预压试验数据建立的荷载与挂篮变形之间的数值对应关系，即利用有限元模型计算得到的挂篮变形值与挂篮荷载之间的线性关系与预压荷载试验建立的线性关系基本吻合时，验证了预压荷载试验得出的挂篮变形值与挂篮荷载之间线性关系准确性，否则应重新检查预压试验监测数据的有效性和有限元模型计算结果的准确性。

在挂篮的主桁架前端设置4个预压荷载试验变形测点，每个预压试验变形测点上设置静力水准仪。测点布置图如图1、图2所示，每级荷载加载或卸载完成，测试挂篮主桁架前端变形量。

(三)所述方法的处理过程集成在上位机的一个监测软件中。

实时监测并获取每端悬臂上挂篮变形值的静力水准仪布置在挂篮主桁架的吊杆处；所述静力水准仪采集到的数据无线传输至上位机的监测软件。

上位机与下位机间采用无线方式通信，上位机显示并存储下位机发送来的数据，支持后期评估；下位机是静力水准传感器和声光报警装置。上位机是安装了监测软件笔记本电脑，监测软件以数据、曲线、指示灯等多手段实时显示从传感器接收到的数据并存入数据库，监测软件提供查询功能、调阅功能、处理功能和评估功能。所述处理功能为将基于监测得到的挂篮变形值，利用预先建立的挂篮承受荷载与挂篮变形值的关系分别得到两端悬臂挂篮承受荷载，进而得到两端悬臂上挂篮承受荷载的差值，并将两端悬臂上挂篮承受荷载的差值与预警值进行比较。

所述评估功能为根据两端悬臂上挂篮承受荷载的差值与预警值的比较结果判断挂篮的安全状态，安全状态包括分安全、一级预警、二级预警、三级预警，其中三级预警为最高级预警。

(四)所述预先设定的预警级别具体为：

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值小于允许不平衡荷载偏差最大值的60％，为安全状态；

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值大于等于允许不平衡荷载偏差最大值的60％且小于允许不平衡荷载偏差最大值的80％，为三级预警状态；

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值大于等于允许不平衡荷载偏差最大值的80％且小于允许不平衡荷载偏差最大值的100％，为二级预警状态；

当挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值大于等于允许不平衡荷载偏差最大值的100％，为一级预警状态，为最高级别的预警。

当上位机监测软件计算得到挂篮承受荷载差值所占梁段重量的比例值未超过三级预警值时，挂篮状态即为安全，当偏差值超出警戒值则预警灯闪烁。下位机处报警装置采用声光方式预警，超过允许不平衡荷载偏差最大值的60％时，报警指示灯为绿色，超过允许不平衡荷载偏差最大值的80％时，报警指示灯为黄色，超过允许不平衡荷载偏差最大值的100％时，报警指示灯为红色，从而实现分级预警。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明所述监测方法首先在挂篮变形值计算和荷载试验的基础上，建立挂篮承受荷载与挂篮弹性变形值之间的关系，然后通过自动化水准传感器实时监测混凝土浇筑过程中的挂篮弹性变形值，计算并得到两端悬臂上的挂篮承受荷载的偏差值占梁段重量的比例值，最后在预先建立的分级预警值的基础上，根据所得比例值发出不同级别的警报。本发明所述监测方法，实时准确监测出两端悬臂挂篮实际不平衡荷载偏差占梁段重比例，并将该比例与预先设置的分级预警值比较，当超过分级预警值时，实时发出两端悬臂不平衡荷载分级警报。解决了无法准确监测不平衡荷载偏差的问题，并且实现实时监测和分级预警，解决了挂篮悬臂浇筑施工过程中不平衡荷载对挂篮施工安全影响的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。