[发明专利]全断面岩石掘进机主梁及其连接法兰振动及应变的监测方法

摘要

本发明提供了全断面岩石掘进机主梁及其连接法兰振动及应变的监测方法，属于全断面岩石掘进机地下施工实时监测技术领域。通过布置在TBM主梁前段及其连接法兰的无线传感器和应变片监测其运行过程中的振动和应变状态，同时基于无线网络协议接受传输振动及应变数据，实现对TBM主梁前段及其连接法兰的实时监测。针对主梁及其与连接法兰的振动和应变，进行了测点的安全性布局，这既节省了传感器的数量又能最大限度地对主梁及其连接法兰进行安全性监测，以确保TBM安全可靠地进行工作。另外，提出了间接预测模型可以运用此模型在已测数据的基础上实现对其他位置的合理预测。

主权项

1.一种全断面岩石掘进机主梁及其连接法兰振动及应变的监测方法，所用的全断面岩石掘进机主梁前端及其连接法兰应变监测系统，包含用于测量振动的加速度节点、用于测量测量应变的应变计、接受无线信号的无线网关、显示测量数据的计算机、主梁前段测点布置模型、主梁前段连接法兰处测点布置模型和间接预测模型；通过布置在TBM主梁前段及其连接法兰的无线传感器监测其运行过程中的振动和应变状态，同时基于无线网络协议接受传输振动及应变数据，实现对TBM主梁前段及其连接法兰的实时监测；其特征在于，具体包括主梁前段测点布置模型、主梁前段连接法兰处测点布置模型、保护措施和间接预测模型；(1)主梁前段测点布置模型主梁前段测点布置模型测点布置模型如下：f(x)＝l{a1sin(b1x+c1)+a2sin(b2x+c2)}其中：a1—主弦幅值1.028～1.071；b1—主弦角频率0.1729～0.1999；c1—主弦相偏移0.1285～0.1572；a2—辅弦幅值0.03236～0.07058；b2—辅弦角频率0.6125～0.9147；c2—辅弦相偏移‑1.481～‑0.3967；以上参数随所受力状况进行选取，随力的增大而减小；x—测点编号0～n；l—主梁前段长度；f(x)—测点距离主梁前段法兰的距离；(2)主梁前段连接法兰处测点布置模型主梁前段连接法兰处测点布置模型如下：y＝L(N‑1){asin(x‑π)+b(x‑10)2+c+d sin(x‑π)2+esin(x‑π)3}其中：a—主弦参数‑0.05～‑0.03；b—辅修系数0.0008～0.0012；c—主修系数0.15～0.19；d—二次辅弦系数‑0.08～‑0.05；e—三次辅弦系数0.15～0.2；以上系数均随所受力增大而减小；L—两个螺栓之间的距离；N—长边螺栓总数；x—测点编号，x＝1,2…..n；y—两个相邻测点之间的距离；(3)保护措施将传感器节点和电池采用同一金属保护壳体进行保护；(4)间接预测模型针对测点面布置形式，预测模型如下：式中：li—测点Si距离O的距离系数，距离越大，数值越小，取值范围为1～9；N—测点布置数目；εi—测点振动响应幅值；ε0—待测位置O的应变；σ—测点相互影响系数，1.2～1.8，测点越多其取值越大；针对测点线性布置形式，预测模型如下：式中：li—测点Si距离待测点O的实际距离；N—测点布置数目；εi—测点振动响应幅值；ε0—待测位置的应变；σ—测点相互影响系数,1.1～1.5，测点越多其取值越大。