[发明专利]钢套箱施工监测系统及其监测方法

说明书

一种钢套箱施工监测系统及其监测方法，用于监测钢套箱的施工数据，钢套箱的横截面为矩形，底板上设置有封底混凝土，钢套箱内部包围水平的承台，在钢套箱的侧板之间还设置有内支撑，钢套箱的侧板上设置有水平的小横肋和大横肋，以及竖直的小竖肋和大竖肋，施工监测系统包括第一应变计、第二应变计、第三应变计、信号传输电缆以及控制单元，至少一个第一应变计设置在钢套箱的侧板上；至少一个第二应变计埋设于封底混凝土内；至少一个第三应变计设置在内支撑上，各应变计通过传输电缆与控制单元电连接。对钢套箱进行信息化监测，能够为钢套箱结构设计提供有力的监测数据，使钢套箱在满足施工要求的同时，节省材料、重复利用。

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体地说，涉及一种钢套箱施工监测系统及其监测方法。

背景技术

钢套箱是套在永久结构外面的临时结构，是桥梁基础及下部构造水上施工作业中常用的围护结构形式，特别是在一些施工条件困难或受水文、地形、地质条件限制而无法采用钢板桩、筑岛围堰等围护结构的条件下，钢套箱更显示出了其优越性。如图1、图2所示，钢套箱的横截面为矩形结构，钢套箱包括侧板5和底板6，钢套箱内部包围承台4，在钢套箱的侧板5之间还设置有内支撑9。如图3所示，钢套箱的侧板上设置有水平的小横肋52和大横肋51，以及竖直的小竖肋54和大竖肋53。钢套箱安装是先搭设钻孔平台进行钻孔桩施工，钻孔桩施工结束后，钢套箱借助钻孔平台拼装下水。钢护筒1作为钢套箱悬吊系统的承重立柱，在承重立柱上安装悬吊系统主梁(贝雷梁或型钢)，主梁上安装上承重梁3，上承重梁3上安装千斤顶8。利用钻孔平台拼装首节钢套箱，然后用千斤顶8和吊杆2将首节钢套箱提起，拆除钢套箱下部的钻孔平台，下沉钢套箱入水至自浮状态，继续拼装第二节钢套箱，然后注水下沉，直至钢套箱着床。钢套箱着床后使用长臂挖掘机、抓斗或空气吸泥机继续下沉至设计高程，清底后在刃脚内外抛填沙袋或片石，然后对钢套箱进行封底，形成混凝土封底7。钢套箱施工过程主要由钢套箱拼装、钢套箱整体下放、封底砼浇筑、箱体内抽水和承台混凝土浇筑等工序组成。在整个施工过程中，需要针对钢套箱的整体受力状况进行收集整理，以便于后期改进钢套箱设计以及施工过程的质量管控。然而，目前并未有针对钢套箱施工过程的监控测试方案。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种钢套箱施工监测系统，用于监测钢套箱的施工数据，所述钢套箱的横截面为矩形，钢套箱包括侧板和底板，底板上设置有封底混凝土，钢套箱内部包围水平的承台，在钢套箱的侧板之间还设置有内支撑，钢套箱的侧板上设置有水平的小横肋和大横肋，以及竖直的小竖肋和大竖肋，施工监测系统包括第一应变计、第二应变计、第三应变计、信号传输电缆以及控制单元，其中，至少一个第一应变计设置在钢套箱的侧板上，用于测量侧板的应变；至少一个第二应变计埋设于封底混凝土内，用于监测封底混凝土的应变；至少一个第三应变计设置在内支撑上，用于测量内支撑的应变，各应变计通过传输电缆与控制单元电连接。

优选地，在侧板上，从下往上的第一、第二、三、四道大横肋都安装有第一应变计，在第一至第二大横肋、第二至第三大横肋、第三至第四大横肋之间的大竖肋和小竖肋上分别设置有1个第一应变计，在横肋与大竖肋、小竖肋包围的侧板板面上的区域设置有一个第一应变计。

优选地，安装第一应变计的大竖肋与千斤顶轴线在侧板上的投影线重合。

优选地，在横肋与竖肋包围的侧板板面上的区域设置有在竖直面内相互垂直的两个第二应变计。

优选地，封底混凝土内埋设不少于4个应力测点，每个应力测点设置有在水平面内相互垂直的两个第二应变计，其中，在底板处向上延伸出两个竖立的钢筋，在两个钢筋之间连接有连接杆，通过尼龙扣将第二应变计绑扎在连接杆上。

优选地，第一应变计为焊接振弦式传感器，第二应变计为埋入式混凝土应变计，第三应变计为表面数码弦式应变计。

一种钢套箱施工监测方法，应用以上所述的钢套箱施工监测系统进行监测，数据采集间隔时间根据钢套箱不同的施工阶段进行监测：

1)钢套箱下放阶段