[发明专利]基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统及方法

权利要求书

1.一种基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：包括轴力监测模块、轴力计算处理模块、轻量化BIM图像模块、智能预警模块和终端用户，

轴力监测模块，用于采集施工现场的轴力数据值；

轴力计算处理模块，用于计算、处理轴力监测模块采集的数据；

轻量化BIM图像模块，用于根据设计图纸与施工方案利用BIM技术，建立BIM三维模型，并将轴力计算处理模块处理的数据在终端用户显示；

智能预警模块，用于将超出阈值的轴力数值进行报警；

终端用户，用于显示的终端设备。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轴力监测模块，安装在施工现场中地铁明挖车站轴力监测的关键位置点，轴力监测模块要全覆盖整个支撑体系，

所述轴力监测模块包括：

振弦式读数仪------用于读取轴力计振弦值；

温度传感器------用于测量环境温度；

数据传输装置------用于传输数据；

供电单元------用于供电。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轴力计算处理模块通过公式计算得到误差修正后的轴力值F_μ，

(1)通过公式一计算得到未修正的轴力值μ：

μ＝(F_X²-F₀²)×K₀ 公式一

μ---未修正的轴力值，单位KN

F_X----振弦仪测量数据,单位H_Z

F₀----振弦仪初始数据,单位H_Z

K₀----灵敏度系数，单位μ_ε/H_Z²

用振弦仪测量数据F_X的平方减去振弦仪初始读数F₀的平方，得到差值，该差值乘以灵敏度系数K₀最终得到未修正的轴力值μ；

(2)轴力温度误差修正

通过公式二，得到温度系数F_A为：

F_A＝(μ₁×L₂+2×μ₂×L₁)×10^-3/[(2×L₁/A₁×E₂)+(L₂/A₂×E₁)]公式二

F_A/kN----温度系数，温度升高1℃轴力增大值；

μ₁/(℃)^-1----钢材线性膨胀系数；

μ₂/(℃)^-1---混凝土线膨胀系数；

L₁/m----地下围护桩直径；

L₂/m-----基坑宽度；

A₁/m²----钢支撑端头面积；

A₂/m²----钢支撑横截面面积；

E₁/Pa---钢材弹性模量；

E₂/Pa---混凝土弹性模量；

(3)设置温度为Tx基准温度时，钢支撑的轴力值为测量状态，误差修正后的轴力值F_μ的计算公式三为：

即F_μ＝μ+F_A(T-T_x)＝(F_X²-F₀²)×K₀+F_A(T-T_x) 公式三

其中：

F_μ----误差修正后的轴力值，单位KN

μ---未修正的轴力值，单位KN

F_X----振弦仪测量数据,单位H_Z

F₀----振弦仪初始数据,单位H_Z

F_A----温度系数

K₀----灵敏度系数，单位μ_ε/H_Z²

T----环境温度，单位℃

Tx---基准温度，单位℃。