混凝土支撑的位移监测方法

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2024-05-21 09:09:44

权利要求书： 1.一种混凝土支撑的位移监测方法，用于对基坑施工中混凝土支撑进行监测，所述基坑设置有围护结构，所述混凝土支撑两端与围护结构固定；其特征在于，所述混凝土支撑的中间位置上表面设置有固定件，所述固定件包括底板和设置于底板上的测距仪固定装置，所述测距仪固定装置内设置有激光测距仪；所述底板上设置有水平调节装置和水准管；所述围护结构上设置有标靶，所述标靶上设置有坐标系和刻度线，所述坐标系的原点为激光测距仪初始水平状态时激光线在围护结构上的照射点；所述坐标系原点正上方设置有测点；

所述位移监测方法包括：

步骤一、数据采集；具体包括，

通过第n次测量获得测点的竖向位移绝对值Zn和水平位移值Yn；

通过水平调节装置使底板上的水准管气泡居中，底板处于水平状态，通过激光测距仪测量至标靶的水平距离Ln，读取激光线在标靶上的照射点的坐标（An，Bn）；

步骤二、控制终端进行数据计算，具体包括，

计算混凝土支撑中点处的绝对高程Hn和相对水平位置Sn，并计算与第n?1次监测数据相比的绝对高程变化量ΔH和相对水平位置变化量ΔS；

计算支撑混凝土支撑轴力Fn和轴力变化量ΔF，其中，Fn=Fcn+Fsn=EcAcεcn+EsAsεsn=(EcAc+EsAs)×ΔL/L1；ΔF=Fn?Fn?1；ΔL=Ln?L1；其中，Fn、Fn?1分别为第n次监测混凝土支撑的轴力累计变化量、第n?1次监测混凝土支撑的轴力累计变化量，ΔF为第n次监测与第n?1次监测混凝土支撑的轴力变化量，Ec、Es分别为混凝土弹性模量、钢筋弹性模量，As为混凝土支撑中竖向受力钢筋总截面，Ac为混凝土支撑中混凝土截面积，Ln、L1分别为第n次监测距离、第一次监测距离；εcn、εsn为第n次监测中混凝土和钢筋应变，Fcn第n次监测中混凝土轴力，Fsn第n次监测中钢筋轴力；其中，As=KA1，K为竖向受力钢筋数量，A1为单根钢筋截面积，Ac=A?As，A为混凝土支撑总截面积；

步骤三、异常数据报警，具体包括，

当ΔS、ΔH超出允许值时，由报警装置发出第一警示信息；

当Fn超出允许值时，由报警装置发出第二警示信息。

2.如权利要求1所述的一种混凝土支撑的位移监测方法，其特征在于，当报警装置发出第一警示信息时，需要进行如下检查：

检查固定件安装是否牢固，若不牢固进行紧固；

通过观测水平观测管的气泡检查固定件是否为水平状态，若不水平进行调平；

检查测距仪固定是否稳固，若不稳固则使测距仪稳固固定；

若上述情形均无异常，则混凝土支撑发生明显形变，须重点关注，加强数据采集频率。

3.如权利要求2所述的一种混凝土支撑的位移监测方法，其特征在于，当报警装置发出第一警示信息时，需要进行如下检查：

检查固定件安装是否牢固，若不牢固进行紧固；

通过观测水平观测管的气泡检查固定件是否为水平状态，若不水平进行调平；

检查测距仪固定是否稳固，若不稳固则使测距仪稳固固定；

若上述情形均无异常，立即对混凝土支撑进行加固处理。

4.如权利要求1所述的一种混凝土支撑的位移监测方法，其特征在于，所述测距仪固定装置包括侧部防护板和后盖板，后盖板与侧部防护板抽插式连接；所述激光测距仪设置于后盖板与侧部防护板围合区域内。

5.如权利要求1所述的一种混凝土支撑的位移监测方法，其特征在于，所述水平调节装置包括螺杆和调节螺母，底板上的四个角处各设置1个通孔，混凝土支撑上预设有螺杆或者后期植入螺杆，螺杆上设置有调节螺母，所述底板的通孔套设在螺杆上，并支撑在调节螺母上，所述调节螺母用以调节底板与水平面的夹角。

6.如权利要求1所述的一种混凝土支撑的位移监测方法，其特征在于，所述水平调节装置为螺杆，混凝土支撑上设置有固定孔，固定孔内插入螺杆；

底板上的四个角处各设置1个通孔，底板的通孔设置有与螺杆匹配的螺纹，通过转动螺杆，能够使底板下降或抬升，用以调节底板的与水平面夹角。

7.如权利要求1所述的一种混凝土支撑的位移监测方法，其特征在于，激光测距仪将采集数据传输至控制终端；

在标靶处设置图像采集装置，采集标靶上的激光线照射点图像，并传输至控制终端，由控制终端识别照射点坐标；或者由图像识别装置对图像采集装置采集的图像进行识别，将识别出的照射点坐标发送至控制终端。

说明书：一种混凝土支撑的位移监测方法技术领域[0001] 本发明涉及一种混凝土支撑的位移监测方法，属于建筑施工技术领域。背景技术[0002] 在基坑施工中，对于基坑混凝土支撑轴力的监测主要有2种，一是在混凝土支撑主筋上割断主筋，焊接应力计或是直接在主筋上焊接应力计，如果采用割断主筋方式，虽然监测内力值较为准确，但支撑受力体系会遭到破坏，整个支撑受力体系有受压破坏可能，因此风险性较大，如果焊接应力计，虽然风险较低，但测量值并不能真实反映主筋受力情况可信度下降。此外，焊接应力计方法对于监测布置时间要求较高，必须在主筋绑扎完成，但混凝土尚未浇筑时段进行，可供安装时间极短。[0003] 二是在支撑表面4个方向安装4个应变计。这种方法可在混凝土支撑浇筑后实施，但仅能得到支撑表面应变情况，其准确性受支撑施工工艺及安装方法影响，可靠性差。发明内容[0004] 针对现有技术中混凝土支撑的位移监测中存在的问题，本发明提供了一种混凝土支撑的位移监测方法，能够提高测量精度，不受施工工艺影响，且安装方便。[0005] 为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：[0006] 一种混凝土支撑的位移监测方法，用于对基坑施工中混凝土支撑进行监测，所述基坑设置有围护结构，所述混凝土支撑两端与围护结构固定；所述混凝土支撑的中间位置上表面设置有固定件，所述固定件包括底板和设置于底板上的测距仪固定装置，所述测距仪固定装置内设置有激光测距仪；所述底板上设置有水平调节装置和水准管；所述围护结构上设置有标靶，所述标靶上设置有坐标系和刻度线，所述坐标系的原点为激光测距仪初始水平状态时激光线在围护结构上的照射点；所述坐标系原点正上方设置有测点；[0007] 所述位移监测方法包括：[0008] 步骤一、数据采集；具体包括，[0009] 通过第n次测量获得测点的竖向位移绝对值Zn和水平位移值Yn；[0010] 通过水平调节装置使底板上的水准管气泡居中，底板处于水平状态，通过激光测距仪测量至标靶的水平距离Ln，读取激光线在标靶上的照射点的坐标(An，Bn)；[0011] 步骤二、控制终端进行数据计算，具体包括，[0012] 计算混凝土支撑中点处的绝对高程Hn和相对水平位置Sn，并计算与第n?1次监测数据相比的绝对高程变化量ΔH和相对水平位置变化量ΔS；[0013] 计算混凝土支撑轴力Fn；[0014] 步骤三、异常数据报警，具体包括，[0015] 当ΔS、ΔH超出允许值时，由报警装置发出第一警示信息；[0016] 当Fn超出允许值时，由报警装置发出第二警示信息。[0017] 进一步，当报警装置发出第一警示信息时，需要进行如下检查：[0018] 当报警装置发出第一警示信息时，需要进行如下检查：[0019] 检查固定件安装是否牢固，若不牢固进行紧固；[0020] 通过观测水平观测管的气泡检查固定件是否为水平状态，若不水平进行调平；[0021] 检查测距仪固定是否稳固，若不稳固则使测距仪稳固固定；[0022] 若上述情形均无异常，则混凝土支撑发生明显形变，须重点关注，加强数据采集频率。[0023] 进一步，当报警装置发出第二警示信息时，需要进行如下检查：[0024] 当报警装置发出第一警示信息时，需要进行如下检查：[0025] 检查固定件安装是否牢固，若不牢固进行紧固；[0026] 通过观测水平观测管的气泡检查固定件是否为水平状态，若不水平进行调平；[0027] 检查测距仪固定是否稳固，若不稳固则使测距仪稳固固定；[0028] 若上述情形均无异常，立即对混凝土支撑进行加固处理。[0029] 进一步，所述测距仪固定装置包括侧部防护板和后盖板，后盖板与侧部防护板抽插式连接；所述激光测距仪设置于后盖板与侧部防护板围合区域内。[0030] 进一步，所述水平调节装置包括螺杆和调节螺母，底板上的四个角处各设置1个通孔，混凝土支撑上预设有螺杆或者后期植入螺杆，螺杆上设置有调节螺母，所述底板的通孔套设在螺杆上，并支撑在调节螺母上，所述调节螺母用以调节底板与水平面的夹角。[0031] 进一步，所述水平调节装置为螺杆，混凝土支撑上设置有固定孔，固定孔内插入螺杆；[0032] 底板上的四个角处各设置1个通孔，底板的通孔设置有与螺杆匹配的螺纹，通过转动螺杆，能够使底板下降或抬升，用以调节底板的与水平面夹角。[0033] 进一步，激光测距仪将采集数据传输至控制终端；[0034] 在标靶处设置图像采集装置，采集标靶上的激光线照射点图像，并传输至控制终端，由控制终端识别照射点坐标；或者由图像识别装置对图像采集装置采集的图像进行识别，将识别出的照射点坐标发送至控制终端。[0035] 本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的一种混凝土支撑的位移监测方法，可快速、直观、准确得到混凝土支撑水平向变形和轴向变形数据，从而实现混凝土支撑轴力和水平位移的同步监测。本监测方法所采用的装置均可在混凝土支撑浇筑完成后实施，可快速安装和拆卸，可重复利用，而且结构简单、成本低廉。附图说明[0036] 图1为本发明实施例中的固定件、水平调节装置、激光测距仪的俯视图；[0037] 图2为本发明实施例中的固定件、水平调节装置、激光测距仪的侧视图；[0038] 图3为本发明实施例中的标靶的示意图；[0039] 图4为本发明实施例中的混凝土支撑的位移监测方法的流程框图。[0040] 图中标号如下：[0041] 10?固定件；11?底板；12?测距仪固定装置；13?水准管；20?水平调节装置；30?激光测距仪；40?标靶。具体实施方式[0042] 以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种混凝土支撑的位移监测方法作进一步详细说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。[0043] 实施例一[0044] 如图1至图3所示，本实施例提供了一种混凝土支撑的位移监测系统，所述监测系统包括固定件10、水平调节装置20、激光测距仪30、标靶40和测钉(未示出)。[0045] 所述固定件10包括底板11和设置于底板11上的测距仪固定装置12，所述底板11设置于混凝土支撑的中间位置的上表面。所述底板11上设置有水准管13，所述水准管13用于辅助水平调节装置20使底板11水平。所述测距仪固定装置12用于固定所述激光测距仪30，作为举例，所述测距仪固定装置12包括侧部防护板和后盖板，后盖板与侧部防护板抽插式连接；所述激光测距仪30设置于后盖板与侧部防护板围合区域内。所述激光测距仪30上设置有显示面板，用以显示测量结果。固定件10的尺寸根据激光测距仪30大小设计，确保激光测距仪30大小与测距仪固定装置12包含空间相匹配。后盖板和侧部防护板的连接采用滑槽结构。[0046] 水平调节装置20用于使固定件10的底板11处于水平状态。作为举例，所述水平调节装置20包括螺杆和调节螺母，底板11上的四个角处各设置1个通孔，混凝土支撑上预设有螺杆或者后期植入螺杆，螺杆上设置有调节螺母，所述底板11的通孔套设在螺杆上，并支撑在调节螺母上，通过调节螺母可调节底板11的与水平面夹角，当水准管13气泡居中时，底板11水平。在螺杆上还可以设置固定螺母，所述固定螺母位于调节螺母上方，二者可夹紧底板

11，使底板11固定。当然，也可以在混凝土支撑上钻孔，插入螺杆，底板11的通孔设置有与螺杆螺纹匹配的螺纹，通过转动螺杆，从而使底板11下降或抬升，从而调节底板11的与水平面夹角。

[0047] 标靶40可采用标靶反光纸，黏贴在围护结构上，标靶40上设置有二位坐标系，X轴平行于基坑围护结构，Y轴垂直于基坑围护结构，沿X轴、Y轴设置刻度值和刻度线。在混凝土支撑浇筑完毕且混凝土凝固后，安装固定件10和激光测距仪30，当激光测距仪30处于水平状态时，开启激光测距仪30，将围护结构上的激光照射点作为标靶40的原点并黏贴标靶40，设置标靶40固时的激光测距仪30的水平状态称之为初始水平状态。[0048] 测点是为了测量围护结构是否下沉或产生水平位移。作为举例，在标靶40原点正上方的围护结构顶部设置测钉作为测点。通过全站仪监测测点变化。[0049] 实施例二[0050] 本实施例提供了一种混凝土支撑的位移监测系统的安装方法，下面结合实施例一及附图1至3所示，对该安装方法作进一步描述。[0051] 所述安装方法包括如下步骤：[0052] 步骤一、在混凝土支撑浇筑完成且表面硬化后，在支撑结构中间位置处的上表面安装固定件10。固定件10的安装可采用预埋螺栓或植入螺栓的方式进行固定。[0053] 作为举例，后期植入螺栓进行固定时，包括如下步骤：(1)根据固定件10底板11上的通孔位置，在混凝土支撑的上用电砖钻孔，打孔时注意要确保固定件10方向和混凝土支撑平行；(2)塞入膨胀管，用膨胀螺栓将固定件10固定在混凝土梁上；(3)通过观测水平观测管的气泡位置，利用水平调节装置20调节固定件10倾斜角度，确保固定件10处于水平状态。[0054] 步骤二、将激光测距仪30安装在固定件10内。激光测距仪30的显示屏朝上，便于观测激光测距仪30测量数据。[0055] 步骤三、通过水平调节装置20使固定件10的底板11处于水平状态，从而使激光测距仪30处于水平状态，开启激光测距仪30，激光线照射在围护结构上，设置标靶40，使标靶40原点与激光线照射点重合。

[0056] 步骤四、在标靶40原点正上方的维护结构上设置测点。作为举例可以在维护结构顶部打入测钉作为测点。标靶40上设置有二位坐标系，X轴平行于基坑围护结构，Y轴垂直于基坑围护结构。[0057] 实施例三[0058] 本实施例提供了一种混凝土支撑的位移监测方法，下面结合实施例一、实施例二及附图1至4所示，对该监测方法作进一步描述。[0059] 所述监测方法包括如下步骤：[0060] 步骤一、数据采集，具体包括：[0061] 通过第n次测量获得测点的竖向位移绝对值Zn和水平位移值Yn；[0062] 通过水平调节装置20使底板11上的水准管13气泡居中，底板11处于水平状态；[0063] 通过激光测距仪30测量至标靶40的水平距离Ln，读取激光线在标靶40上的照射点的坐标(An，Bn)。[0064] 步骤二、控制终端进行数据计算，具体包括：[0065] 计算混凝土支撑中点处的绝对高程Hn和相对水平位置Sn；其中，Sn＝An，Hn＝Yn?Ha+Bn；Ha为测点到标靶40坐标原点之间的距离；并计算与第n?1次监测数据相比的绝对高程变化量ΔH和相对水平位置变化量ΔS；其中，ΔS＝Sn?Sn?1＝An?An?1，ΔH＝Hn?Hn?1＝Yn?Yn?1+Bn?Bn?1；[0066] 计算支撑混凝土支撑轴力Fn和轴力变化量ΔF，其中，Fn＝Fcn+Fsn＝EcAcεcn+EsAsεsn＝(EcAc+EsAs)×ΔL/L1；ΔF＝Fn?Fn?1；ΔL＝Ln?L1；其中，Fn、Fn?1分别为第n次监测混凝土支撑的轴力累计变化量、第n?1次监测混凝土支撑的轴力累计变化量，ΔF为第n次监测与第n?1次监测混凝土支撑的轴力变化量，Ec、Es分别为混凝土弹性模量、钢筋弹性模量，As为混凝土支撑中竖向受力钢筋总截面，Ac为混凝土支撑中混凝土截面积，Ln、L1分别为第n次监测距离、第一次监测距离；εcn、εsn为第n次监测中混凝土和钢筋应变，Fcn第n次监测中混凝土轴力，Fsn第n次监测中钢筋轴力。其中，As＝KA1，K为竖向受力钢筋数量，A1为单根钢筋截面积，Ac＝A?As，A为混凝土支撑总截面积。

[0067] 需要说明的是，数据计算采用控制终端进行，所述控制终端可以为电脑、手机或专用设备。步骤一中采集的数据录入控制终端中，可自动进行上述计算，并显示计算结构。进一步，激光测距仪30将采集数据传输至控制终端，在标靶40处设置图像采集装置，采集标靶40上的激光线照射点图像，并传输至控制终端，由控制终端识别照射点坐标，或者由图像识别装置对图像采集装置采集的图像进行识别，将识别出的照射点坐标发送至控制终端。

[0068] 步骤三、异常数据报警，具体包括：[0069] 当ΔS、ΔH超出允许值时，由报警装置发出第一警示信息；[0070] 当Fn超出允许值时，由报警装置发出第二警示信息。[0071] 当报警装置发出第一警示信息时，需要进行如下检查：检查固定件10安装是否牢固，若不牢固进行紧固；通过观测水平观测管的气泡检查固定件10是否为水平状态，若不水平进行调平；检查测距仪固定是否稳固，若不稳固则使测距仪稳固固定，比如可通过塞垫圈等方式确保卡紧。若上述情形均无异常，则混凝土支撑发生明显形变，须重点关注，比如加强数据采集频率，在确有必要时，对混凝土支撑进行加固。[0072] 当报警装置发出第二警示信息时，首先按照第一警示信息的情形进行检查，若检查无异常，则说明混凝土支撑轴力确实超出预设值，需要立即进行加固处理。[0073] 需要说明的是，第一警示信息可以为声光信息，可以为文字提示信息；第二警示信息能够与第一警示信息区别开来即可，比如采用不同的声音、不同的颜色或不同的文字等。[0074] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。[0075] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。