[发明专利]一种适用于长距离输水工程的三孔箱涵群内力分析方法

说明书

本发明公开了一种适用于长距离输水工程的三孔箱涵群内力分析方法。它包括监测系统与分析系统；所述监测系统包含压力感应单元、数据传输单元、数据处理与分析单元，每个箱涵现场分别部署压力感应单元与数据传输单元，整个长距离输水工程的箱涵群共用一个数据处理与分析单元；压力感应单元与数据传输单元通过有线进行连接，数据传输单元通过互联网或局域网将压力感应单元的数据传输到数据处理与分析单元等。本发明在箱涵工程运行阶段，能够有效监控整个长距离输水工程箱涵群的所承受的外力和内部应力状态，快速响应长距离输水工程中交叉工程的荷载变化，便于判断箱涵群在运行期间的结构健康状态，为安全风险预警提供基础。

技术领域

本发明属于输水供水工程的设计技术领域，具体涉及一种适用于长距离输水工程的三孔箱涵群内力分析方法。

背景技术

长距离输水工程是指输水距离超过10km的用管道输送原水、清水的建设工程。随着我国城市化的不断发展，城市需水量逐年增加，长距离输水工程是解决城市用水量迅速增加的有效措施。长距离输水工程途径河流、山谷、丘陵、公路、铁路等障碍物时常常设置箱涵，箱涵属于涵洞的一种洞身结构布置型式，一般为矩形断面现浇整体式钢筋混凝土结构。箱涵是埋设在填土下的输水建筑物，由于施工规模小、结构型式简单等优点被广泛应用于水利、铁路、公路、桥梁等领域。

随着长距离输水工程中的箱涵数量增多、投资的增大，箱涵群的结构设计与运行管理愈加重要。在设计阶段，箱涵的结构型式虽然简单，但由于数量较多，且涉及与其他工程的交叉设计，因此工作量较大。箱涵洞身的结构计算是工程设计工作的重要部分，考虑到结构计算的复杂性，特别对于三孔箱涵，若采用手工方式进行计算会耗费大量的人力和时间；在运行阶段，整个工程的箱涵群所承受的外力和内部应力处于“黑箱”状态，难以得知箱涵群结构状态的健康程度，难以判断和预警安全风险。

发明内容

本发明针对长距离输水工程三孔箱涵群在设计及运行阶段存在的缺点，提供了一种适用于长距离输水工程的三孔箱涵群内力分析方法。本发明的目的在于减少设计阶段的计算工作量、提高设计效率，快速响应长距离输水工程中交叉工程的荷载变化，有效地掌握运行阶段各三孔箱涵的结构受力，分析判断安全状态。

本发明采用的技术方案是：一种适用于长距离输水工程的三孔箱涵群内力分析方法，包括监测系统与分析系统；

所述监测系统包含压力感应单元、数据传输单元、数据处理与分析单元，每个箱涵现场分别部署压力感应单元与数据传输单元，整个长距离输水工程的箱涵群共用一个数据处理与分析单元；压力感应单元与数据传输单元通过有线进行连接，数据传输单元通过互联网或局域网将压力感应单元的数据传输到数据处理与分析单元；

所述压力感应单元通过分布在箱涵结构结点处的土压力感应器测量箱涵所受外力；所述土压力感应器的数量为12个，顶板和底板外侧分别分布4个土压力感应器，两个边墙外侧分别分布2个土压力感应器；所述顶板和底板土压力感应器的分布位置为边墙与顶板的结点和中墙与顶板的结点，边墙土压力感应器的分布位置为边墙与顶板的结点和边墙与底板的结点；所述土压力感应器在施工阶段进行安装，运行阶段一直处于地下；

所述数据传输单元通过有线方式将压力感应单元数据进行收集并通过互联网或局域网发送给数据处理与分析单元，所述数据传输单元包括工控机、电源；所述工控机与土压力感应器通过有线进行连接和数据传输；所述工控机内安装数据处理程序，搜集并处理土压力感应器的监测数据；所述工控机在工区内具有特定编号，用以识别工程位置；所述工控机发送给数据处理与分析单元的数据包括工控机编码、感应器编码和感应器监测数据；所述电源同时给工控机和土压力感应器供电；

所述数据处理与分析单元包括服务器、数据库、三孔箱涵内力计算程序和客户端，服务器安装数据库和三孔箱涵内力计算程序，与数据传输单元同处互联网或局域网中，三孔箱涵内力监测与分析结果在客户端进行显示；

所述分析系统内嵌在数据处理与分析单元中；

所述分析系统进行三孔箱涵的结构计算的步骤如下：