[实用新型]一种拱桥劲性骨架外包混凝土应力应变实时监测系统

说明书

本实用新型公开了一种拱桥劲性骨架外包混凝土应力应变实时监测系统，该系统包括拱桥劲性骨架上弦管、应变片、应变片滑动架、镂空硬质保护管、镂空孔、线缆和混凝土；本系统实时反映显示并监测预警拱桥劲性骨架外包混凝土构件在浇筑成型后的应力应变的变化，不仅解决了拱桥劲性骨架外包混凝土内部的应力应变测量问题，还解决了灌注混凝土时，混凝土的流动影响应力传感器的定位问题，进而准确测量出外包混凝土的应力及应力分布，节省了大量的人力时间成本，无需人员全程跟随，且可视化程度和精确度高。

技术领域

本实用新型涉及土木工程拱桥中应用劲性骨架外包混凝土的应力应变监测的相关技术领域，具体涉及一种拱桥劲性骨架外包混凝土应力应变实时监测系统。

背景技术

混凝土拱桥施工的最大难点是拱圈施工，其中劲性骨架法能够将大重量混凝土拱的架设转化为轻重量劲性拱骨架的架设，大大提高混凝土拱桥的跨越能力，并降低施工费用，成为国内外大跨度混凝土拱桥发展的主流方向。混凝土拱桥劲性骨架法，是指在拱圈(拱肋)成型过程中，先用无支架方法施工劲性骨架成拱，然后以劲性骨架作为支架浇注拱圈(拱肋)的外包混凝土，形成完整的拱圈(拱肋)。

包混凝土浇注方量大，表面积大，此外，拱桥在施工过程和成桥后，随着劲性骨架线型变化外包混凝土受力也发生变化，外包混凝土的线型也在变化，且外包混凝土的线型应与骨架线型一致。拱肋在日照、大气温度变化等环境因素影响下拱肋的截面温度场也随之变化。不均匀的温度分布将使拱肋截面产生温度自应力，随时间变化的等效均匀温度场会在超静定拱中产生温度内力和温度应力，导致混凝土开裂或破坏。因此测量拱桥的劲性骨架外包混凝土的应力应变分布对保证外包混凝土的浇筑质量非常有必要。

建筑信息模型(BIM)能够以工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟构筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现数字化信息管理等功能。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性等特点。能在建设项目的的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对。

专利CN 207019825 U公开了钢管混凝土拱桥管内混凝土应力分布的测量系统，泥浆制备在泥浆配制搅拌桶中完成，按配比加入水和膨润土搅拌，导入循环泥浆池等待输出，第二搅拌机保持开启状态保证浆液均匀。钢管及灌注于钢管内的混凝土，钢管的内壁设有多个扣环，每两个扣环之间通过连接线连接，连接线上及两根连接线之间均设有应力传感器，且两根连接线之间的应力传感器的轴向与钢管的轴向平行。钢管的管壁上还开设有用于引出应力传感器的信号线的通孔，应力传感器与一设于所述钢管外的测量仪电连接。钢管的内壁位于通孔的周缘处还固设有一小管，应力传感器的信号线经小管从通孔穿出，并与测量仪电连接。为了防止混凝土灌注入钢管内的过程中漏浆，通孔中还设有填充材料。其中，扣环的数量为偶数个，偶数个扣环中每两个扣环在钢管的内壁上对称安装，扣环的数量优选为四个，其中两两于钢管的内壁上对称安装，每一连接线的两端分别连接于对称安装的两个扣环上。

应力传感器还连接有温度传感器，温度传感器固定于连接线上，温度传感器的信号线也与测量仪连接，使钢管内混凝土的应变与温度可同时测量。每一连接线上的应力传感器为多个，每一连接线上的多个应力传感器均匀设置且顺序连接，每一连接线上的应力传感器均连接一测量仪。每一连接线上均匀设置多个应力传感器，可使钢管内混凝土的应力分布得以准确测出。每一连接线上的多个应力传感器采用绑扎法固定于连接线上，用于测量钢管内混凝土的径向应力与收缩变形。

该钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方案，是架设于钢管内部有管壁支撑的位置，无法应用于直接埋入外包混凝土中；

该钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方案，架设程序较复杂，在大型施工构筑物中布设多点比较耗费人力物力成本；

该钢管混凝土拱桥管内混凝土应力应变测试方案，需要人员全程跟踪测量计数，且可读性不高，人为误差大；

该无线测试传输方案，只能通过数据采集显示数值，人机界面互动程度较低。