[发明专利]一种钢结构装配式污水处理水池形变预警方法

权利要求书

1.钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1. 根据钢结构装配式污水处理水池大小及形式规格，通过有限元软件建立水池三维有限元模型，模拟实际工况下水池池壁及池内拉压构件模块不同形变程度及形变位置分布；

步骤S2. 根据步骤S1中得到的水池池壁及拉压构件模块形变明显位置及感知范围边界，在水池池壁及拉压构件模块形变明显位置周向布置应变光纤传感器，通过应变光纤传感器采集光信号解调处理得到水池池壁及拉杆形变值t，在水池池壁及拉压构件模块不同形变区布置压力传感器，通过压力传感器采集得到水池池壁及拉压构件模块受压数据；

步骤S3. 根据钢结构装配式污水处理水池池壁及池内拉杆形变和受压数据判断水池池壁及池内拉杆实时形变值是否达到危险形变临界值；

步骤S4.若钢结构装配式污水处理水池达到危险形变临界值，则判定输出水池处于危险状态，通过中控系统发出警报并联动水泵降低水位。

2.根据权利要求1 所述的钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，所述钢结构装配式污水处理水池由顶板模块、底板模块、转角模块、抗弯立柱模块、墙板模块和拉杆构件模块组成，所述顶板模块与墙板模块、底板模块与墙板模块、墙板模块与墙板模块之间均通过转角模块螺栓装配连接，所述抗弯立柱模块设置在水池的内部，用于抵抗池内水的纵向压力，所述拉压构件模块设置在池体内部，用于抵抗池内水的横向压力。

3.根据权利要求2所述的钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，所述墙板模块设有型材边框，与顶板模块螺栓装配连接并通过转角模块与底板模块螺栓装配连接，所述底板模块放置在安装基础平台上，所述安装基础平台为混凝土，安装基础平台应满足污水处理水池在不利工况下的承载力要求并按设计要求进行找平处理。

4.根据权利要求1 所述的钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S101.通过静态应变测试分析系统在已正常投入使用的钢结构装配式污水处理水池上进行测试，得出水池池壁及池内拉杆的实际受压数据；

步骤S102. 通过有限元软件在对应规格钢结构装配式污水处理水池中布置相应缺陷，建立水池的不同损伤程度箱体仿真模型；

步骤S103. 通过有限元软件建立水池三维有限元仿真模型进行受力分析，并与实际情况数据进行比对，得出池体池壁及池内拉杆的应变变化及分布范围，得到水池形变明显位置及感知范围边界。

5.根据权利要求1所述的钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

实际工况条件下，根据钢结构装配式污水处理水池规格、压力数据以及水池外壁周向应变，经过计算处理得到检测位置的水池危险形变值：

；

其中，为水作用于池壁上的最大压力，为箱体的体积，为杨氏模量，为周向应变，为泊松比；

当检测位置的水池形变值大于水池标准定义的危险形变值时，则判定为危险，立即输出危险信息。

6.根据权利要求5所述的钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，所述水池外壁周向应变的计算方式为：

把水池侧壁分割成纵向受三角形分布载荷、横向受均布载荷的单位宽度的矩形梁，将平板计算简化为弯曲梁的计算；

计算水作用于池壁上的最大压力P:

，

其中，为水池的高度，为水的密度；

把水池所有的边都看作支承边，所述钢结构装配式污水处理水池纵向以及横向对应的弯矩与挠度计算公式为：

纵向最大弯矩，

纵向最大挠度，

其中，为钢的弹性模量，为钢的截面惯性，为水作用于池壁上的最大压力，为水池的高度；

横向最大弯矩，

横向最大挠度，

其中，为钢的弹性模量，为钢的截面惯性，为水作用于池壁上的最大压力，为水池的长度；

为了充分利用材料，选择适当的高长比，纵横向的最大弯矩相等，即：，那么：，

；

当时，，

根据弯曲强度公式：，取最小值为：

；

其中：为材料的许用应力；c为常数，对应水池未受水压前的本体形变。

7.根据权利要求1所述的钢结构装配式污水处理水池形变预警方法，其特征在于，所述步骤S4中任何一处的压力传感器传输达到危险形变临界值的信号，均判定输出为水池处于危险状态。