[发明专利]一种钢管混凝土拱肋脱粘自动化监测与预警系统

说明书

本发明涉及桥梁监测技术领域，尤其是一种钢管混凝土拱肋脱粘自动化监测与预警系统包括拱肋、传感器模块、数据处理与分析模块、预警值设置模块及监控模块，所述拱肋包括钢管及混凝土；所述传感器模块设置在拱肋中的监测截面上，每一所述监测截面的传感器模块包括混凝土应变计、钢管应变计及温度传感器，所述混凝土应变计设有五个，五个所述混凝土应变计埋设在所述混凝土内；所述钢管应变计及所述温度传感器分别设有一个，且均固定设于所述钢管的外壁上；所述数据处理与分析模块用于所述钢管内壁与所述混凝土之间的径向粘结应力的计算。本发明能够对钢管与管内混凝土之间的径向粘结应力进行实时监测，及时发现钢管混凝土的脱粘情况。

技术领域

本发明涉及桥梁监测技术领域，尤其是一种钢管混凝土拱肋脱粘自动化监测与预警系统。

背景技术

钢管混凝土结构因其良好的受理性能而在工程中得到了广泛的应用，然而由于钢管和混凝土两种材料在温度作用下的变形不协调以及混凝土自身收缩徐变的影响，大部分钢管混凝土结构都存在脱粘现象。目前，传统钢管混凝土拱肋脱粘检测的方法大部分是通过人工定期巡检的方式进行，该方法一方面需要通过手动采集大量的现场监测数据，容易受环境因素影响，而且采集的数据通常是某个时间点的数据点，不具有连续性；另一方面，人工定期巡检的检测方式很容易漏过重要或危险的数据信息，通常是在结构出现安全问题等特殊情况后再进行检测和评估，因而无法在钢管混凝土构件发生脱粘后及时地采取相应的处理措施。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种钢管混凝土拱肋脱粘自动化监测与预警系统，能够对钢管与管内混凝土之间的径向粘结应力进行实时监测，及时发现钢管混凝土的脱粘情况。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土拱肋脱粘自动化监测与预警系统，包括拱肋、传感器模块、数据采集模块、数据处理与分析模块、预警值设置模块及监控模块，所述拱肋包括钢管及混凝土，所述混凝土浇注在所述钢管内；

所述传感器模块设置在拱肋中的监测截面上，每一所述监测截面的传感器模块包括混凝土应变计、钢管应变计及温度传感器，所述混凝土应变计设有多个，多个所述混凝土应变计均间隔埋设在所述混凝土内；所述钢管应变计及所述温度传感器分别设有一个，且均固定设于所述钢管的外壁上；

所述数据采集模块用于采集所述混凝土应变计、所述钢管应变计及所述温度传感器的数据；

所述数据处理与分析模块用于所述拱肋中所述钢管内壁与所述混凝土之间的径向粘结应力的计算，所述径向粘结应力的计算公式为：

式中，σ_b为所述钢管内壁与所述混凝土之间的径向粘结应力；α_s为钢管的线膨胀系数；μ_s为钢管的泊松比；E_s为钢管的弹性模量；b为所述钢管的外径，a为所述钢管的内径；

Δt_s为所述钢管的表面温度差，且Δt_s＝t_s-t₀，其中t_s为所述温度传感器所获得的所述钢管的监测温度，t₀为所述温度传感器所获得的所述钢管的初始温度；

Δε_s为所述钢管的轴向应变差值，且Δε_s＝ε_s-ε_s0，其中ε_s为所述钢管应变计所获得的所述钢管的监测轴向应变值，ε_s0为所述钢管应变计所获得的所述钢管的初始轴向应变值；