檢測基坑支撐軸力的方法、智能基坑支撐裝置和智能基坑支撐系統的制作方法
【專利摘要】本發明提出了一種檢測基坑支撐軸力的方法、智能基坑支撐裝置和智能基坑支撐系統，屬于基坑檢測技術領域。該方法在支撐梁上繪制待測圖案或用特征點表示待測圖案；通過分析待測圖案的變形來計算設定的形變特征參數；在支撐梁上作用一系列已知的軸力并計算各軸力下待測圖案的形變特征參數，進行標定，得到待測圖案的形變特征參數與軸力之間的標定曲線；在實際監測過程中，檢測待測圖案的當前變形，計算當前的形變特征參數；根據標定曲線和當前的形變特征參數，得到支撐梁當前所受的軸力。本發明能夠在惡劣環境下使用，測量精度高，測量部件能夠重復使用，使用壽命長，可靠性高。
【專利說明】
檢測基坑支撐軸力的方法、智能基坑支撐裝置和智能基坑支撐系統
技術領域
[0001]本發明屬于基坑檢測技術領域，涉及一種檢測基坑支撐軸力的技術。
【背景技術】
[0002]隨著城市建設的迅猛發展，城市中心深基坑工程也越來越多，深基坑支護體系的結構計算和信息化測試施工具有重要意義。基坑內橫向支撐基坑圍護的支撐軸主要用來抵抗周圍土體壓迫情況下所產生的力，支撐軸力超過設計強度容易導致支撐破壞，進而引起整個基坑支護體系失穩并最終導致基坑坍塌。由于多種偶然因素作用，基坑實際支撐軸力數據和設計預算的支撐軸力數值存在一定差異，因此對支撐軸力的持續測量非常必要。支撐軸力是基坑監測中的必測量，支撐軸力監測可以判斷支撐結構計算成果與施工工況的差距是否合理，也是深基坑開挖施工過程中預警的一個最直觀的方法。
[0003]當前基坑鋼支撐軸力的監測方法主要有兩種:一種是通過在鋼支撐表面安裝鋼筋應力計、應變計等測力元件進行觀測；另一種則是在鋼支撐的端部安裝專用的“軸力計”進行觀測。上述方法均為接觸式測量方法，敏感元件需要安裝在鋼支撐裝置上，敏感元件的工作環境惡劣，長時間工作穩定性難以保證，且不能夠重復使用；同時，這些方法需要較大的現場工作量，實施復雜。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基坑支撐軸力檢測技術，以使得檢測部件能夠重復使用，且減少整個過程中的現場工作量和避免檢測過程中的現場工作。
[0005]為了達到上述目的，本發明的解決方案是:
[0006]—種檢測基坑支撐軸力的方法，在支撐梁上繪制待測圖案或用特征點表示待測圖案;通過分析所述待測圖案的變形來計算設定的形變特征參數;在所述支撐梁上作用一系列已知的軸力并計算各軸力下所述待測圖案的形變特征參數，進行標定，得到所述待測圖案的形變特征參數與軸力之間的標定曲線;在實際監測過程中，檢測所述待測圖案的當前變形，計算當前的形變特征參數;根據所述標定曲線和所述當前的形變特征參數，得到支撐梁當前所受的軸力。
[0007]所述待測圖案為正方形。
[0008]形變特征參數為支撐梁綜合形變AL/L，計算方法如下:
[0009]AL/L=(AL3/L3—AL1/L1+AL4/L4—AL2/L2)/4
[0010]其中:LI和L2為正方形收縮的兩條邊的初始邊長，ALl和AL2為所述收縮的兩條邊的收縮長度；
[0011]L3和L4為正方形伸長的兩條邊的初始邊長，AL3和AL4為所述伸長的兩條邊的伸長長度。
[0012]—種上述檢測基坑支撐軸力的方法的智能基坑支撐裝置，包括支撐本體和智能識別部件;所述支撐本體包括支撐梁，所述支撐梁上包括繪制的待檢測圖案或者表征待檢測圖案的特征點;所述智能識別部件包括殼體以及安裝在所述殼體上并面向所述待檢測圖案的圖像采集單元、圖像分析處理單元和光源，并通過所述殼體安裝在所述支撐本體上，以由所述光源照射所述待檢測圖案，并由所述圖像采集單元檢測所述待檢測圖案的變化以及由所述圖像分析處理單元根據所述待檢測圖案的變化計算所述支撐梁當前所受的軸力。
[0013]所述殼體密封罩住所述待檢測圖案，以隔絕外部光源照射所述待檢測圖案。
[0014]所述支撐梁上還包括圍繞所述待檢測圖案布置的密封膠帶，以對所述待檢測圖形進行防塵和防水。
[0015]所述支撐梁上設置有第一安裝孔和第二安裝孔，所述殼體上對應地設置第三安裝孔和第四安裝孔，以通過第一安裝孔與第三安裝孔，以及第二安裝孔與第四安裝孔將所述支撐本體和所述智能識別部件連接。
[0016]所述智能識別部件還包括通信電纜和/或天線，以允許所述智能基坑支撐裝置連接外部裝置，并將得到的所述軸力向外發送。
[0017]—種基于上述智能基坑支撐裝置的智能基坑支撐系統，包括至少一個智能基坑支撐裝置、數據采集儀和監控云平臺；每個所述智能基坑支撐裝置均包括通信電纜，并通過各自的通信電纜與數據采集儀連接，以允許所述數據采集儀采集每個所述智能基坑支撐裝置檢測的支撐梁承載的軸力;所述數據采集儀包括第一天線;所述監控云平臺包括第二天線，以通過第二天線和第一天線通信獲得每個支撐梁承受的軸力。
[0018]所述監控云平臺還將每個支撐梁承受的軸力與設定的閾值進行比較，并在超過所述閾值時報警。
[0019]由于采用上述方案，本發明的有益效果是:本發明提出了一種檢測基坑支撐軸力的方法、智能基坑支撐裝置以及基于該裝置的智能基坑支撐系統，其中支撐梁尤其為鋼支撐梁，該技術能夠在惡劣環境下使用，測量精度高，測量部件可以重復使用，使用壽命長，可靠性高；同時，相關人員可以通過客戶端電腦或手機等移動終端查詢聯網的鋼支撐梁的受力和報警數據，能夠有效減少整個過程的現場工作量，并避免檢測過程中的現場工作。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一實施例中智能基坑鋼支撐裝置的結構示意圖；
[0021]圖2為圖1中智能基坑鋼支撐裝置中鋼支撐本體的俯視圖；
[0022]圖3為本發明一實施例中智能基坑支撐系統的結構示意圖。
[0023]附圖中:1、支撐鋼梁;2、第一安裝孔;3、特征點；4、密封膠帶;5、第二安裝孔;6、殼體;7、光學敏感單元;8、圖像分析與處理單元;9、光源；10、第三安裝孔；11、第四安裝孔;12、通信電纜;13、天線。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。
[0025]本發明提出了一種檢測基坑支撐軸力的方法，本實施例中為一種檢測基坑鋼支撐軸力的方法，該方法在支撐鋼梁上繪制待測圖案或用特征點表示待測圖案;通過分析該待測圖案的變形來計算設定的形變特征參數;在該支撐鋼梁上作用一系列已知的軸力并計算各軸力下該待測圖案的形變特征參數，進行標定，得到待測圖案的形變特征參數與軸力之間的標定曲線。在實際監測過程中，檢測該待測圖案的當前變形，計算當前的形變特征參數;根據前述得到的標定曲線和當前的形變特征參數，得到支撐鋼梁當前所受的軸力。
[0026]本實施例中，該待測圖案為正方形，形變特征參數為支撐鋼梁的綜合形變AL/L，計算方法如下:
[0027]AL/L=(AL3/L3—AL1/L1+AL4/L4—AL2/L2)/4
[0028]其中:LI和L2為正方形收縮的兩條邊的初始邊長，ALl和AL2為所述收縮的兩條邊的收縮長度;L3和L4為正方形伸長的兩條邊的初始邊長，AL3和AL4為所述伸長的兩條邊的伸長長度。
[0029]本實施例中，支撐鋼梁屬于支撐本體。
[0030]本發明還提出了一種基于上述檢測基坑支撐軸力的方法的智能基坑支撐裝置，該裝置包括支撐本體和智能識別部件，圖1所示為該裝置的結構示意圖，圖2所述為該裝置中鋼支撐本體的俯視圖。本實施例中，該智能基坑支撐裝置為智能基坑鋼支撐裝置，支撐本體為鋼支撐本體。
[0031]該鋼支撐本體包括支撐鋼梁I，該支撐鋼梁I上包括基于應變敏感原理繪制的表征待檢測圖案的特征點3(本發明中也可以直接繪制待檢測圖案)，本實施例中該待檢測圖案為正方形，特征點3為該正方向的四個頂點。智能識別部件包括殼體6以及安裝在殼體6上并面向待檢測圖案的圖像采集單元7、圖像分析處理單元8和光源9，并通過殼體6安裝在鋼支撐本體上，以由光源9照射待檢測圖案，并由圖像采集單元7檢測該待檢測圖案的變化以及由圖像分析處理單元8根據該待檢測圖案的變化計算該支撐鋼梁I當前所受的軸力。其計算方法為前述檢測基坑支撐軸力的方法。
[0032]支撐鋼梁I上還包括圍繞待檢測圖案所在區域布置的密封膠帶4，以對待檢測圖案進行防塵和防水。殼體6密封罩住待檢測圖案，以隔絕外部光源照射該待檢測圖案，優化檢測效果。
[0033]支撐鋼梁I上設置有第一安裝孔2和第二安裝孔5;殼體6具有向兩側延伸的安裝耳，兩側安裝耳上分別對應第一安裝孔2和第二安裝孔5設置第三安裝孔10和第四安裝孔11，以通過第一安裝孔2與第三安裝孔10，以及第二安裝孔5與第四安裝孔11將鋼支撐本體和智能識別部件進行連接。本實施例中，該連接為螺紋連接，第一安裝孔2、第二安裝孔5、第三安裝孔10和第四安裝孔11均為螺紋安裝孔。
[0034]智能識別部件還包括通信電纜12和/或天線13，以允許該智能基坑鋼支撐裝置連接外部裝置，并將得到的軸力向外發送。
[0035]本發明還提出了一種基于上述智能基坑支撐裝置的智能基坑支撐系統。該智能基坑支撐系統包括至少一個智能基坑支撐裝置、數據采集儀和監控云平臺，圖3所示為該智能基坑支撐系統的結構示意圖，其中共包括第一智能基坑支撐裝置到第N智能基坑支撐裝置共N個智能基坑支撐裝置，N為正整數。每個智能基坑支撐裝置均包括通信電纜，并通過各自的通信電纜與數據采集儀連接，以允許數據采集儀采集每個智能基坑支撐裝置檢測的支撐梁承載的軸力。本實施例中，各智能基坑支撐裝置通過通信電纜連接到RS485總線，再由RS485總線連接到數據采集儀。
[0036]該數據采集儀包括第一天線，該監控云平臺包括第二天線，以通過第二天線和第一天線通信獲得每個支撐梁承受的軸力。該監控云平臺還將每個支撐梁承受的軸力與設定的閾值進行比較，并在超過閾值時報警。
[0037]本實施例中，該監控云平臺還包括無線通信終端和云平臺服務器。第二天線與無線通信終端連接，云平臺服務器與無線通信終端連接。該云平臺服務器還可以與外部電腦和手機通信，以實現電腦監控和/或手機監控，從而相關人員可以通過客戶端電腦或手機等移動終端查詢聯網的智能基坑支撐裝置的受力和報警數據，也可以接收報警信息，這樣可以發現基坑潛在危險并及時處理防護。
[0038]本實施例中，該智能基坑支撐裝置為智能基坑鋼支撐裝置，智能基坑支撐系統為智能基坑鋼支撐系統。
[0039]本發明提出了一種檢測基坑支撐軸力的方法、基于該方法的智能基坑支撐裝置以及基于該裝置的智能基坑支撐系統，能夠在惡劣環境下使用，測量精度高，測量部件可以重復使用，使用壽命長，可靠性高；同時，相關人員可以通過客戶端電腦或手機等移動終端查詢聯網的支撐梁的受力和報警數據，能夠有效減少整個過程的現場工作量，并避免檢測過程中的現場工作。
[0040]上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種檢測基坑支撐軸力的方法，其特征在于:在支撐梁上繪制待測圖案或用特征點表示待測圖案;通過分析所述待測圖案的變形來計算設定的形變特征參數;在所述支撐梁上作用一系列已知的軸力并計算各軸力下所述待測圖案的形變特征參數，進行標定，得到所述待測圖案的形變特征參數與軸力之間的標定曲線； 在實際監測過程中，檢測所述待測圖案的當前變形，計算當前的形變特征參數;根據所述標定曲線和所述當前的形變特征參數，得到支撐梁當前所受的軸力。2.根據權利要求1所述的檢測基坑支撐軸力的方法，其特征在于:所述待測圖案為正方形。3.根據權利要求2所述的檢測基坑支撐軸力的方法，其特征在于:形變特征參數為支撐梁綜合形變AL/L，計算方法如下: AL/L=(AL3/L3—AL1/L1+AL4/L4—AL2/L2)/4 其中:LI和L2為正方形收縮的兩條邊的初始邊長，ALl和AL2為所述收縮的兩條邊的收縮長度； L3和L4為正方形伸長的兩條邊的初始邊長，AL3和AL4為所述伸長的兩條邊的伸長長度。4.一種基于權利要求1-3中任一項所述的檢測基坑支撐軸力的方法的智能基坑支撐裝置，其特征在于:包括支撐本體和智能識別部件； 所述支撐本體包括支撐梁，所述支撐梁上包括繪制的待檢測圖案或者表征待檢測圖案的特征點； 所述智能識別部件包括殼體以及安裝在所述殼體上并面向所述待檢測圖案的圖像采集單元、圖像分析處理單元和光源，并通過所述殼體安裝在所述支撐本體上，以由所述光源照射所述待檢測圖案，并由所述圖像采集單元檢測所述待檢測圖案的變化以及由所述圖像分析處理單元根據所述待檢測圖案的變化計算所述支撐梁當前所受的軸力。5.根據權利要求4所述的智能基坑支撐裝置，其特征在于:所述殼體密封罩住所述待檢測圖案，以隔絕外部光源照射所述待檢測圖案。6.根據權利要求4所述的智能基坑支撐裝置，其特征在于:所述支撐梁上還包括圍繞所述待檢測圖案布置的密封膠帶，以對所述待檢測圖形進行防塵和防水。7.根據權利要求4所述的智能基坑支撐裝置，其特征在于:所述支撐梁上設置有第一安裝孔和第二安裝孔，所述殼體上對應地設置第三安裝孔和第四安裝孔，以通過第一安裝孔與第三安裝孔，以及第二安裝孔與第四安裝孔將所述支撐本體和所述智能識別部件連接。8.根據權利要求4所述的智能基坑支撐裝置，其特征在于:所述智能識別部件還包括通信電纜和/或天線，以允許所述智能基坑支撐裝置連接外部裝置，并將得到的所述軸力向外發送。9.一種基于權利要求4-8中任一項所述的智能基坑支撐裝置的智能基坑支撐系統，其特征在于:包括至少一個智能基坑支撐裝置、數據采集儀和監控云平臺； 每個所述智能基坑支撐裝置均包括通信電纜，并通過各自的通信電纜與數據采集儀連接，以允許所述數據采集儀采集每個所述智能基坑支撐裝置檢測的支撐梁承載的軸力；所述數據采集儀包括第一天線;所述監控云平臺包括第二天線，以通過第二天線和第一天線通信獲得每個支撐梁承受的軸力。10.根據權利要求9所述的智能基坑支撐系統，其特征在于:所述監控云平臺還將每個支撐梁承受的軸力與設定的閾值進行比較，并在超過所述閾值時報警。
【文檔編號】E02D17/02GK105821912SQ201610202249
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】俞能文, 張利, 胡敬禮, 李增
【申請人】上海筑邦測控科技有限公司