一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统

1.本发明涉及拱桥混凝土浇筑设备技术领域，特别涉及一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统。


背景技术：

2.劲性骨架混凝土拱桥主要是以钢管混凝土拱桥形成强劲的骨架，然后通过骨架作为承载体搭建专用的外部模板，随后绑扎、安装钢筋。混凝土浇筑前安装压模，最后浇筑混凝土，通过反复循环上述工序逐步形成箱型混凝土拱桥。其杆件的结构形式和外包混凝土模板工程是施工质量的两个客观难点。在杆件结构形式方面，钢管混凝土劲性骨架由圆形主弦管、竖腹杆、斜腹杆、平联杆和横联组成。竖腹杆、斜腹杆、平联杆以及横联一般都由多根l型角钢和钢板焊接而成，角钢和角钢之间、角钢和小钢板之间、钢板和钢板之间都只有比较小的缝隙供混凝土填充，该位置是施工质量控制的关键点之一；此外，在竖腹杆和斜腹杆连接的地方，会在节点位置设置大节点板以便提高节点的刚度。该节点板与外包混凝土模板间隙小，钢板面积大，振捣难度大，该处也是外包混凝土浇筑质量控制的另一个关键点；最后，在倒角钢筋加密区，大节点板内部加劲肋位置，都存在振捣困难的情况，也是外包混凝土施工质量控制的关键点。在外包混凝土模板工程方面，外包混凝土模板工程主要由外模和压模组成，外模是用来支护除了顶面以外的模板工程，压模是混凝土浇筑块顶面的模板。由于劲性骨架混凝土拱桥的箱型截面与拱轴线一致，因此混凝土浇筑存在坡度，需要在浇筑块上方支护桥强劲压模才能保证混凝土浇筑出来的形状和抵抗重力的分力。浇筑时采用在压模开天窗的方式进行浇筑和振捣，浇筑接近天窗位置时，将天窗及时封堵并压稳再继续浇筑，直至浇筑完成。因此，模板内基本上是一个密闭空间，无法通过肉眼观察混凝土是否填充密实，在小间隙及隐蔽位置更混凝土施工质量更加难以控制，只能凭借经验来控制振捣频次等方式，来保证混凝土浇筑质量。最终的质量效果只能在拆模以后才清楚，同时整个过程都是不可逆的。
3.在公开号为cn111337107a的中国发明专利申请文件中，公开了一种拱桥管内混凝土泵送流动形态观测设备及观测方法，该观测方法是通过在拱肋中的钢管处安装摄像装置，使摄像装置正对钢管的法兰盘连接处，用以观测管内混凝土流动形态。该发明的观测设备，需要改进原有的拱肋结构，并焊接在其安装位置上，不仅加大了监测成本，同时在固定位置后存在监测死角，无法进行全面准确的观测。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中所存在的在外包混凝土过程中对入模后的混凝土流态、性能等无法全面、实时地监测等上述不足，提供一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，包括：
装配式导管组件，所述装配式导管组件包括导管本体和摄像头组件，所述摄像头组件与所述导管本体连接，所述导管本体能拆卸和加装；控制器组件，所述控制器组件包括电缆插头和控制器，所述电缆插头用于连接控制电缆，所述控制电缆连接所述摄像头组件，所述控制器包括旋转控制摇杆和亮度控制旋钮；观测组件，所述观测组件与所述控制器组件采用通信线连接，用于接收并显示摄像头组件的拍摄内容，同时存储拍摄内容；云平台，所述云平台与所述观测组件通信连接，用于接收并显示所述观测组件发送的拍摄内容。
6.优选地，所述导管本体包括一个直角弯头和若干拼接单元组，其中，拼接单元组由一个加长导管和一个导管接头组成，若干拼接单元之间通过所述导管接头连接。
7.优选地，所述摄像头组件包括摄像头、摄像头底座、旋转装置、导管接头底座和补光装置。
8.优选地，所述装配式导管组件由摄像头、摄像头底座、旋转装置、导管接头底座、直角弯头和若干拼接单元依次密封连接组成。
9.优选地，所述控制电缆穿过所述导管接头底座和所述导管本体，连接所述电缆插头。
10.优选地，所述旋转控制摇杆控制所述旋转装置，调节所述摄像头拍摄角度；所述亮度控制旋钮控制所述补光装置，调节所述补光装置的亮度大小。
11.优选地，所述控制电缆为一体式封装电缆，尾端为插口。
12.本发明的另一方面，还提供了一种监测方法，用于包括装配式导管组件、控制器组件、观测组件和云平台的监测系统，所述监测方法包括：将装配式导管组件从观测位置伸入，通过观测组件显示的拍摄内容，调整导管本体路径，直至抵达目标监测区域；通过控制导管本体转动及旋转装置转动，观测目标监测区域不同角度的混凝土流态；通过观测组件将拍摄内容传输至云平台；通过云平台显示的拍摄内容，对模板内混凝土流态和性能作出分析和判别；根据分析和判别结果，对浇筑现场下达指令；目标监测区域浇筑完成后，调整拍摄位置到下一个目标监测区域，重复上述步骤，直至所有混凝土浇筑完成。
13.优选地，所述观测位置为振捣孔或进浆孔。
14.优选地，所述将装配式导管组件从观测位置伸入的过程中，通过拼接单元的拆卸和安装，控制导管本体的长度。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，通过将摄像头和观测组件的连接，能够直观地观测到入模后的混凝土流态和性能，同时通过导管的拆卸和加装，使得该监测系统能够满足各类工况下对混凝土的观测，实现能满足浇筑作业区间范围内的拍摄引导定向，同时完成宽度间隙2厘米以上间隙的混凝土流态实时监测，
设备使用操作简单，适用性高，安装拆卸方便，对结构无损伤。
附图说明
16.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的导管本体结构示意图；图3为本发明的摄像头组件结构示意图；图4为本发明的控制器组件示意图；图5为本发明的监测步骤流程图；图中标记：1-摄像头组件；2-装配式导管组件；3-控制器组件；4-观测组件；5-云平台；101-摄像头；102-摄像头底座；103-旋转装置；104-导管接头底座；105-控制电缆；106、补光装置；201-直角弯头；202-加长导管；203-导管接头；301-电缆插头；302-控制器；303-旋转控制摇杆；304-亮度控制旋钮；305-通信线。
具体实施方式
17.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
18.实施例1本发明提供的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，如图1所示，为本发明的整体结构示意图，包括：摄像头组件1、装配式导管组件2、控制器组件3、观测组件4及云平台5，其中，所述装配式导管组件2包括导管本体和摄像头组件1，所述摄像头组件1与所述导管本体连接。如图2所示，为本发明的导管本体结构示意图，所述导管本体包括一个直角弯头201和若干拼接单元组，拼接单元组由一个加长导管202和一个导管接头203组成，若干拼接单元之间通过所述导管接头203连接。
19.如图3所示，为本发明的摄像头组件结构示意图，所述摄像头组件1包括摄像头101、摄像头基座102、旋转装置103、导管接头底座104和补光装置106。所述装配式导管由摄像头101、摄像头底座102、旋转装置103、导管接头底座104、直角弯头201和若干拼接单元依次密封连接组成。
20.如图4所示，为本发明的控制器组件结构示意图，所述控制器组件3包括电缆插头301和控制器302，所述电缆插头301用于连接控制电缆105，所述控制电缆105连接所述摄像头组件1，所述控制器302包括旋转控制摇杆303和亮度控制旋钮304。所述控制电缆105穿过所述导管接头底座104和所述导管本体，连接所述电缆插头301。所述旋转装置103由所述旋转控制摇杆303控制，调节所述摄像头的拍摄角度，所述补光装置106由所述亮度控制旋钮304控制，调节所述补光装置的亮度大小。所述控制电缆105为一体式封装电缆，尾端为插口。
21.具体地，所述观测组件4与所述控制器组件3通信连接，用于接收并显示摄像头组件1的拍摄内容，同时对拍摄内容存储；所述云平台5与所述观测组件4通信连接，用于接收并显示所述观测组件4发送的拍摄内容。
22.进一步地，本发明所提供的监测方法如下：将装配式导管组件2从观测位置伸入，通过观测组件4显示的拍摄内容，调整导管本体路径，直至抵达目标监测区域，所述观测位置为振捣孔或进浆孔，所述将装配式导管组件2从观测位置伸入的过程中，通过拼接单元的拆卸和安装，控制导管本体的长度；通过控制导管本体转动及旋转装置103转动，观测目标监测区域不同角度的混凝土流态；通过观测组件4将拍摄内容传输至云平台5；通过云平台5显示的拍摄内容，对模板内混凝土流态和性能作出分析和判别；根据分析和判别结果，对浇筑现场下达指令；目标监测区域浇筑完成后，调整拍摄位置到下一个目标监测区域，重复上述步骤，直至所有混凝土浇筑完成。
23.实施例2本发明的一种具体实施方式中，外包混凝土监测重点部位主要有以下型钢间隙、模板与钢筋交接处、倒角钢筋加密区、大节点板与模板交接处等不利于混凝土流动、难以振捣、排气条件差等不利于混凝土填充密实的区域；监测位置需要随着混凝土浇筑进度进行变换。
24.由于监测空间有限，对各组件的尺寸均有尺寸要求，但本专利不仅限于此尺寸，各部件监测尺寸如下：摄像头101最大直径小于1.5cm，长度小于6cm，尾端通讯电缆改装为匹配摄像头底座102的插孔，使用时可根据实际需要配置不同尺寸；摄像头底座102、旋转装置103、导管接头底座104和控制电缆105为统一整体；摄像头底座102最大直径1.5cm，长度2cm，前端与摄像头101连接，尾端与旋转装置103密封封装；旋转装置103直径1cm，长度6cm，内置弹簧、滚珠、套筒、电缆等，可由控制器302的旋转控制摇杆303实现360度旋转，尾端与导管接头底座104封装。
25.导管接头底座104前端直径1.2cm，长1cm，尾端直径1cm，长度1.5cm，带螺纹，可直接与直角弯头201和导管接头203连接；控制电缆105为一体式封装电缆，外径6mm，长度可根据实际情况选择使用，电缆尾端为插口，经电缆插头301与控制器302连接；直角弯头201外径1.5cm，壁厚0.25cm，内设螺纹可直接与导管接头底座104、加长导管202连接；加长导管202，外径1cm，壁厚0.15cm，长度50cm，两端均有螺纹，可直接与直角弯头201、导管接头104连接；导管接头104，外径1.5cm，壁厚0.25cm，长度不小于6cm，内设螺纹可直接与导管接头底座104和加长导管202连接；其余部件不在模板内部工作，均无具体尺寸要求。
26.本发明能够根据不同的需求条件，通过装配式组件，来实现不同的拍摄条件、不同高（长）度、不同角度、不同监测部位的混凝土流态和性能监测。具体根据不同的拍摄条件，更换摄像头101，通过直角弯头201、加长导管202、导管接头202来实现不同高（长）度的位置定向定位；通过旋转装置103来实现不同角度的拍摄；通过监测位置的更换，来实现不同监测部位的混凝土流态和性能的监测，具体步骤如下：s1.将直角弯头201从控制电缆105尾端穿入，与导管接头底座203连接；s2.将加长导管202和导管接头203从控制电缆105尾端穿入，与直角弯头201连接；s3.将加长导管202和导管接头104设为一个拼接单元组，根据实际使用需求，将多个拼接单元组从控制电缆105尾端穿入，穿入数量以满足实际使用需求为准，单元组件之间
暂时不连接；s4.将摄像头101与摄像头底座102连接；s5.将控制电缆105与电缆插头301连接，与控制器302形成整体；s6.将通信线305与观测组件4连接；s7.通过观测组件4接收并显示摄像头组件1拍摄的内容，进行摄像设备调试，调试无误后可开始混凝土流态和性能监测；s8.在混凝土进浆位置后端的振捣孔或进浆孔的位置，将导管本体朝监测目标位置伸入；s9.随着深度位置将未连接拼接单元组与导管本体连接，实现长度的加长；s10.通过观测组件4观看实施拍摄内容，调整导管本体路径，直至抵达目标监测区域；s11.到达目标监测区域后，通过导管本体转动、旋转装置转动来实现目标监测区域不同角度的混凝土流态的拍摄；s12.通过观测组件将流态视频传输至云平台5，进行数据地交互；s13.云平台4通过交互的视频，对模板内混凝土流态和性能作出分析和判别；s14.根据分析和判别结果，对浇筑现场下达指令；s15.该目标位置浇筑完成后，调整拍摄位置到下一个监测位置，如图5所示，为本发明的监测步骤流程图，反复循环s8~s14步骤，直至所有混凝土浇筑完成。
27.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，包括：装配式导管组件（2），所述装配式导管组件（2）包括导管本体和摄像头组件（1），所述摄像头组件（1）与所述导管本体连接，所述导管本体能拆卸和加装；控制器组件（3），所述控制器组件包括电缆插头（301）和控制器（302），所述电缆插头（301）用于连接控制电缆（105），所述控制电缆（105）连接所述摄像头组件（1），所述控制器包括旋转控制摇杆（303）和亮度控制旋钮（304）；观测组件（4），所述观测组件（4）与所述控制器组件（3）采用通信线连接，用于接收并显示摄像头组件的拍摄内容，同时存储拍摄内容；云平台（5），所述云平台（5）与所述观测组件（4）通信连接，用于接收并显示所述观测组件（4）发送的拍摄内容。2.根据权利要求1所述的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，所述导管本体包括一个直角弯头（201）和若干拼接单元组，其中，拼接单元组由一个加长导管（202）和一个导管接头（203）组成，若干拼接单元之间通过所述导管接头（203）连接。3.根据权利要求1所述的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，所述摄像头组件（1）包括摄像头（101）、摄像头底座（102）、旋转装置（103）、导管接头底座（104）和补光装置（106）。4.根据权利要求1~3任一所述的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，所述装配式导管组件（2）由摄像头（101）、摄像头底座（102）、旋转装置（103）、导管接头底座（104）、直角弯头（201）和若干拼接单元依次密封连接组成。5.根据权利要求1~3任一所述的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，所述控制电缆（105）穿过所述导管接头底座（104）和所述导管本体，连接所述电缆插头（301）。6.根据权利要求3所述的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，所述旋转控制摇杆（303）控制所述旋转装置（103），调节所述摄像头（101）拍摄角度；所述亮度控制旋钮控制所述补光装置（106），调节所述补光装置（106）的亮度大小。7.根据权利要求1所述的一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，其特征在于，所述控制电缆（105）为一体式封装电缆，尾端为插口。8.一种监测方法，用于包括装配式导管组件、控制器组件、观测组件和云平台的监测系统，其特征在于，所述监测方法包括：将装配式导管组件（2）从观测位置伸入，通过观测组件（4）显示的拍摄内容，调整导管本体路径，直至抵达目标监测区域；通过控制导管本体转动及旋转装置（103）转动，观测目标监测区域不同角度的混凝土流态；通过观测组件（306）将拍摄内容传输至云平台（5）；通过云平台（5）显示的拍摄内容，对模板内混凝土流态和性能作出分析和判别；根据分析和判别结果，对浇筑现场下达指令；目标监测区域浇筑完成后，调整拍摄位置到下一个目标监测区域，重复上述步骤，直至所有混凝土浇筑完成。
9.根据权利要求8所述的一种监测方法，其特征在于，所述观测位置为振捣孔或进浆孔。10.根据权利要求8所述的一种监测方法，其特征在于，所述将装配式导管组件（2）从观测位置伸入的过程中，通过拼接单元的拆卸和安装，控制导管本体的长度。

技术总结
本发明涉及拱桥混凝土浇筑设备技术领域，特别涉及一种劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土流态及性能监测系统，包括：装配式导管组件、控制器组件、观测组件和云平台，其中装配式导管包括可拆卸和加装的导管本体及摄像头组件，通过将装配式导管从观测位置伸入，根据观测组件显示的拍摄内容，调整导管本体路径，直至抵达目标监测区域；再通过控制导管转动及转动装置转动，能够观测目标监测区域不同角度的混凝土流态，设备使用操作简单，适用性高，安装拆卸方便，对结构无损伤，除测试系统外，无任何额外附属设备，无任何附加损耗，设备可反复使用，极大地降低监测成本。地降低监测成本。地降低监测成本。


技术研发人员：蒋凌杰 潘栋 曾有凤 杨阳 杨浩 韦达洁 唐赓 陈彦羽 毛建平 吴维彬 王坚 闫刚 裴道毅
受保护的技术使用者：广西交通设计集团有限公司 广西交通职业技术学院
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/6