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原文传递基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统及方法

专利名称：	基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统及方法
摘要：	本发明公开了一种基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统及方法，包括轴力监测模块、轴力计算处理模块、轻量化BIM图像模块、智能预警模块和终端用户。本发明利用BIM信息化技术+设备物联网来完成地铁施工可视化现场动态预警。本发明结构简单、设计科学合理、构思巧妙，可以实时精准监测地铁车站轴力监测的受力与形变，并且可以通过终端用户实时可视化监控，做到预警精准定位，实时监测，有效规避施工风险。本发明结构简单、设计科学合理、构思巧妙，可以实时、准确的监测各个轴力点，当某个轴力点的值高于阈值时，及时向终端用户报警，有效提高施工的安全性，具有广泛推广应用的价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	中铁四局集团第三建设有限公司
发明人：	张鸿杰;王贤春;高太平;郑秋爽;闫建龙;李刚;凌萌茁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910786695.3
公开号：	CN110468891A
代理机构：	天津盈佳知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	孙宝芸
分类号：	E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33
申请人地址：	230023 安徽省合肥市望江东路96号
主权项：	1.一种基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：包括轴力监测模块、轴力计算处理模块、轻量化BIM图像模块、智能预警模块和终端用户，轴力监测模块，用于采集施工现场的轴力数据值；轴力计算处理模块，用于计算、处理轴力监测模块采集的数据；轻量化BIM图像模块，用于根据设计图纸与施工方案利用BIM技术，建立BIM三维模型，并将轴力计算处理模块处理的数据在终端用户显示；智能预警模块，用于将超出阈值的轴力数值进行报警；终端用户，用于显示的终端设备。 2.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轴力监测模块，安装在施工现场中地铁明挖车站轴力监测的关键位置点，轴力监测模块要全覆盖整个支撑体系，所述轴力监测模块包括：振弦式读数仪------用于读取轴力计振弦值；温度传感器------用于测量环境温度；数据传输装置------用于传输数据；供电单元------用于供电。 3.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轴力计算处理模块通过公式计算得到误差修正后的轴力值Fμ， (1)通过公式一计算得到未修正的轴力值μ： μ＝(FX2-F02)×K0 公式一 μ---未修正的轴力值，单位KN FX----振弦仪测量数据,单位HZ F0----振弦仪初始数据,单位HZ K0----灵敏度系数，单位με/HZ2 用振弦仪测量数据FX的平方减去振弦仪初始读数F0的平方，得到差值，该差值乘以灵敏度系数K0最终得到未修正的轴力值μ； (2)轴力温度误差修正通过公式二，得到温度系数FA为： FA＝(μ1×L2+2×μ2×L1)×10-3/[(2×L1/A1×E2)+(L2/A2×E1)]公式二 FA/kN----温度系数，温度升高1℃轴力增大值； μ1/(℃)-1----钢材线性膨胀系数； μ2/(℃)-1---混凝土线膨胀系数； L1/m----地下围护桩直径； L2/m-----基坑宽度； A1/m2----钢支撑端头面积； A2/m2----钢支撑横截面面积； E1/Pa---钢材弹性模量； E2/Pa---混凝土弹性模量； (3)设置温度为Tx基准温度时，钢支撑的轴力值为测量状态，误差修正后的轴力值Fμ的计算公式三为：即Fμ＝μ+FA(T-Tx)＝(FX2-F02)×K0+FA(T-Tx) 公式三其中： Fμ----误差修正后的轴力值，单位KN μ---未修正的轴力值，单位KN FX----振弦仪测量数据,单位HZ F0----振弦仪初始数据,单位HZ FA----温度系数 K0----灵敏度系数，单位με/HZ2 T----环境温度，单位℃ Tx---基准温度，单位℃。 4.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轻量化BIM图像模块，利用模型轻量化软件对BIM三维模型进行轻量化处理，在保证模型细节的前提下提高渲染质量。 5.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述智能预警模块，对轴力不正常的部位向终端用户报警。 6.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述终端用户包括电脑、手机、IPAD。 7.根据权利要求2所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轴力监测模块安装于钢支撑活络端，钢管支撑分节制作，管节之间采用法兰盘、高强螺栓连接，每根横撑两端分别配活动端和固定端，活动端设置有轴力计。 8.根据权利要求7所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统，其特征在于：所述轴力监测模块的红、黑监测线连接轴力计的测量线。 9.根据权利要求1所述的基于BIM的地铁明挖基坑监测支撑轴力系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、轴力监测模块测得现场轴力、温度等数值，并传输给轴力计算处理模块；步骤二、轴力计算处理模块将现场测得的实时数据进行计算、处理；步骤三、轴力计算处理模块将处理后的数据发送给轻量化BIM图像模块，并显示在终端用户；步骤四、智能预警模块将轻量化BIM图像模块的数据进行实时预警，对超过阈值的数据通知终端用户报警。
所属类别：	发明专利