可变微凸支点匣套型智能控制顶升模架监测系统的开发与应用 - 图文 

Fig.10 Monitoring points layout of hook claw

a.传感器安装 b. 光纤熔接

图11 挂爪传感器安装

Fig.11 installation of the strain sensor of the hanging claw

应力应变监测根据梁柱、挂爪等结构形式的不同，选用不同型号的传感器，安装位置和方式也有所区分。梁柱传感器以可调螺栓与结构焊接固定，挂爪传感器以表贴焊接固定，传感器安装完成后光缆和传感器分别采用镀锌管和活动面板进行防护。在传感器布线过程中将同一测试区域的同类传感器进行串联处理减少光缆数量，测试线缆集中引致监控室，并在钢框架与平台可伸缩处设置保护软管满足钢框架内收需求。 3.3 水平度与垂直度监测系统

3.3.1水平度监测

钢框架顶部作为施工堆载、施工人员活动区域，可能因堆载不均衡、顶升不同步、意外撞击等原因产生较大标高差异，此时产生较大结构内力，对模架安全产生影响，因此需对平台平整度进行监测。使用静力水准仪进行监测，共设9个测点。静力水准仪安装过程中辅助全站仪进行定位，确定安装位置，最后通过自身的调节螺栓做细部调整。测点布置及布线如图12、13所示。

L7L8L6L1L0L2L5L4L3 图12 水平度测点布置 Fig.12 Levelness monitoring point layout 水平度传感器测点

a. 静力水准仪安装 b. 传感器防护

图13 静力水准仪安装及传感器防护

Fig.13 installation of and protection of the strain sensor

3.2.2垂直度监测

凸点顶模支撑立柱高度较高，当有水平位移发生时，附加弯矩较大，可能影响立柱的正常使用，甚至发生危险，为此，对传递竖向荷载的立柱进行垂直度监测。使用双轴倾角计进行实时数据采集，共设9个测点，测点布置方式及走线与平台水平度监测基本一致。 3.4 风速风向监测

凸点顶模体系在设计时，对风载的考虑为十年一遇。对应八级大风，风速为17.2m/s，因此应对风速进行检测。若大于设计值，需停止施工。风速风向测定使用气象传感器，布设在平台顶部。

4 监测系统的软件设计与开发

监测软件的系统基于C/S架构（Client/Server）开发，由数据库管理、分布式组件库、通信协议、报警数据管理四大模块组成。分布式组件库根据需求定制页面，用图形虚拟化的方式提供全面直观的现场情况；数据库管理模块对实时数据保存、历史数据查询；通信协议模块用于Maxview和前置服务器之间的协议通信，实时数据请求和响应，报警事件主动上传；报警数据管理模块，根据实时数据以及报警信息设置触发报警值和解除报警值。

武汉中心凸点顶模监测系统，由于模架结构相对复杂、监测点较多且含有不同类型传感器，因此终端软件的开发思路是将模架的三维模型导入，将各类型传感器嵌入其真实位置，实现各测点的任意放缩、旋转。将不同采集仪的数据进行整合，便于直观的查阅实时、历史数据和相应图表。实现模型单元、传感器与数据库的关联，单击某一传感器方便查阅实时数据和历史曲线等信息，并通过相关参数的设置实现多级预警。在复杂的结构中通过此种方式可随时查阅测点及报警点的位置和各传感器的运行状态，及时、直观，操作方便。凸点顶模监测系统软件的主界面如图14所示。

图14 凸点顶模监测系统软件主界面

Fig.12 Main interface of the monitoring system software

操作软件的中心区域以模架三维模型为主要显示对象，顶部为状态栏、工具栏和部分快捷键，左侧为菜单栏。模架体系正常运行时各传感器及监测数据默认设为隐藏状态，当发生预警和报警时分别有不同颜色的数值及声音提示，并根据预先设定引导进行下一步操作。主梁应力应变的实时数值及历史曲线如图15所示。

a 主梁应变实时数值 b 主梁应变历史曲线

图15 主梁应变实时数值与历史曲线

Fig.15 Real-time strain values and historical strain curve of the main beam 5 监测系统反控机制及运行效果

武汉中心凸点顶模监测系统在运行过程中，通过多点数据的实时采集与分析，为模架的进一步动作提供了参考和依据，为模架的健康运行提供了保障，主要表现在以下几个方面：

1）应变监测系统传感器的安装成功率较高，使用FBG-2000解调仪采样频率为1次/s，精度满足要求。梁柱、挂爪处的应变数据可以集中反映凸点顶模的整个受力状态，当平台堆载分布不均、架体受到外力作用，或顶升过程受到干扰物的刮蹭时，系统会及时提供报警点信息。

2）水平度、垂直度监测数据在顶升过程中及时反馈施工平台的水平度以及立柱的垂直度，进而判断油缸是否同步顶升，配合油缸的同步装置保证平台的同步顶升。

3）视频监测系统的摄像头覆盖了所有支点的挂爪，对挂爪的就位情况进行实时跟踪，当有障碍物遮挡或特殊情况发生时，可及时反馈信息并处理。

4）风力、风向监控可为平台的顶升提供实时参考，当超过规定时禁止顶升作业，必要时

增加其他安全防护措施。

凸点顶模监测系统各子系统在独立工作的同时，又相互关联，各子系统在及时反馈各自数据的同时，在系统关键部位产生报警信号必须停止施工时，系统会根据事前设定的启动参数对液压系统进行反控，必要时自动停止顶升动作。目前，武汉中心凸点顶模已顺利顶升11次，监测系统在保证施工顺利进行的同时，存储了大量试验数据，为架体的后续改进提供了切实可行的依据。 6 结语

1）光纤光栅类传感器安装成功率较高，其数据采集频率、精度等满足设计需求。在复杂的钢结构体系且升温多变的环境中，通过与温度补偿传感器的共同使用，光纤光栅类传感器仍能够持续稳定的工作。

2）对于结构复杂、测点较多的监测对象，将三维模型导入监测软件可以在同一界面中实时显示各传感器的数值变化，使操作者更加直观的了解顶升模架体系的运行状态。

3）武汉中心项目可变微凸支点顶升模架智能监测系统的表观监测子系统、结构健康监测子系统、气象监测子系统，为模架体系支撑点的就位、平台堆载的分布，以及平台的健康运行提供了有力的保障。 参考文献

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[作者简介]刘志茂，工程师，湖北省武汉市洪山区雄楚大街288号，电话：（027），E-mail：。