钢混组合梁施工过程安全监控平台研究

钢混组合梁施工过程安全监控平台研究让世界更畅通中交一公局第六工程有限公司中交一公局集团有限公司0

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4成果创新点成果概述效益分析成果获奖/

01成果概述国道207孟州至偃师黄河大桥及连接线工程，路线全长18.39km，为双向六车道一级公路，其中控制性工程黄河特大桥全长3007米，设计速度80km/h，路基宽33米，建设标准为双向六车道一级公路技术标准，是207国道跨越黄河的咽喉工程。黄河特大桥主桥采用80m钢混组合梁，共计44片，最大重量510吨；引桥采用50米波形钢腹板组合梁，共计120片，最大重量380吨，是国内应用规模最大的黄河桥。>>（一）成果概述孟州黄河大桥项目80m大跨径钢混组合梁首次采用整孔工厂预制+架桥机双幅架设施工，利用架桥机施加1300T提升力持荷7天，其中各钢梁长度80m左右，高跨比小于1/20，所使用的LG550特大型架桥机，长169米，宽33.61米，高21.7米，总重量1500吨，此规模架桥机及梁体架设工艺理念在国内均是首次使用。如何对这台特大型架桥机进行施工过程中全方面的安全管控成为工程所需攻克的难关。>>（一）成果概述研究背景01此规模架桥机及梁体架设工艺理念在国内均是首次使用，弥补了国内大跨径钢混组合梁装配式机械化建造施工技术的空白。也正因为是国内首创，所以针对特大型架桥机信息化安全施工管理并无类似案例可以借鉴，而且各工况的安全风险高，不确定因素较多，因此对各阶段进行实时安全数据及影像的采集与监控尤为重要。为了保证大型梁体架设施工的安全管控，项目部研发了特大型设备施工安全监控系统，该系统依托于目前最先进的自动化监控技术及4G网络，通过在架桥机重要监控部位安装传感器自动采集数据，通过无线网桥发送到云端，通过系统的分析整理将数据展示到PC端将各工况下架桥机的力学数据和视频监控数据进行集成，整合成为一套针对槽形钢梁、波形钢腹板梁运架施工过程的安全监控系统。>>（一）成果概述研究目的施工过程中对架桥机进行全方位、多角度的数据自动化采集和汇总监控系统后台简明扼要的数据第一时间展现出来施工现场实时动态观察不同施工工况下简明的将主要监测信息展现出来>>（一）成果概述/

02成果创新点>>（二）成果创新点特

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架

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机

智

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全

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控

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术1、特大型多功能架桥机智能安全监控系统创新性地将设备状态、力学监测、视频监控等多方数据集成在一个平台内，方便安全人员掌握施工运行状态，降低了安全管理的难度。>>（二）成果创新点2、平台界面结合BIM三维模型，将各组监测数据标注在与之对应的模型位置上，查看直观、数据清晰、操作简单。在施工过程中，监控系统会根据架桥机各组成部分的运行及受力状态判断当前施工工况，界面会自动切换到与之对应的三维模型。>>（二）成果创新点过孔>>（二）成果创新点架梁>>（二）成果创新点反提>>（二）成果创新点3、为全面监控架桥机的安全施工，桥机上安装了多种类型检测仪器，除应力应变计、荷载传感器外，还包括位移传感器、视频监控、构件运行监控接口及对架桥机周边温度、风力监控仪器。根据受力分析结果，项目部在架桥机拼装过程中同步进行监控设备的安装工作。>应力监测在主桁对应梁体1/2处、距中1/6处及1/4处五个点位下弦杆及上弦杆分别布设16组表贴振弦式应力应变计；受竖向荷载较大的4个前支腿、8个中支腿位置，分别对应支腿数量设有12个载荷传感器；各天车的起吊最大重量应根据天车安装载荷传感器进行管控，确保吊装重量在限值以内。在反提吊具上分别安设10组载荷传感器，每个反提吊具上2个。>

位移监测根据分析结果，在前、中支腿两侧水平顶升油缸位置安装4组位移传感器进行实时的位移监测查看4组油缸是否同距离顶进作业，保护主桁前移时的施工安全。>>（三）实施流程平台设置架桥机吊运梁体所用构件的运行状态，以箭头方向表示构件运转方向，以点亮箭头的多少表示构件运行档位。>视频监控>>（三）实施流程桥机上设有15组监控摄像头，其所在位置与模型标注位置相同，我们可以点击图标在右边进行查看，从而实现对架桥机全方位视频监控。在主桁安装2个摄像头，前、中支腿与主桁连接处分别安装1个摄像头，前后天车对应四周和其自身所带有的卷扬机共设施9个摄像头，现场视野监控范围高度重叠，确保视频监控无死角。>

倾角监控在主桁前端横桥向和顺桥向分别设有倾覆传感器，在前、中支腿中间顶部设置顺桥向的水平仪，。>

构件运行监控运用架桥机操作平台预留接口将其与无线网桥相连接，导出架桥机自身带有的对各主要构件运行状态、运行速度、架桥机所处自然环境（外界风速及温度）等数据。>

采用繁易box对架桥机数据进行自动采集，通过无线网桥将数据发送到云服务器，移动端和pc端可实时远程查看数据和视频监控。>>（三）实施流程>>（三）实施流程>>（三）实施流程>>（三）实施流程槽形钢梁反提工况力值安全监控各支腿单次纵移距离吊运总荷载及卷扬荷载中支腿压力前支腿荷载环境信息及超载、风速报警交底视频整体状态信息工况情况视频监控设备信息工序状态主梁纵、横向倾角前、中支腿水平倾角各可动组件运转情况>>（二）成果创新点4、采用自动化应变采集仪，采用移动信号CDMA进行集中采集与存储，通过无线网桥将数据发送到云服务器，移动端和pc端可实时远程查看数据和视频监控。现场安置设备可通过太阳能充电装置实现户外无人值守的自动化测量，大大减少了人工和机械的使用成本。>>（二）成果创新点5、安全监控系统通过无线网桥将数据发送到云服务器，手机移动端和pc端可实时远程查看数据和视频监控。/

03效益分析>>（三）效益分析通过架桥机智能安全监控的应用，可以较大程度降低现场发生安全问题的风险，保障架设施工的安全进行。项目所用监控系统软件及硬件总投入35.1万元，对于减少安全风险而言，所带来的安全效益显著。实现了减少现场安全问题产生的频率，缩短了单片梁体架设周期，对于具有3千米钢混组合梁的黄河特大桥而言，工期效益显著。分类序号名称数量（套）价格（元）备注软件1安全监控系统180000

硬件214个载荷传感器及配套显示仪1110000

3传感器线缆及快插18000

4视频监控系统130000

5主梁应变检测系统187000

6反提载荷检测系统136000

合计

351000

>>1、经济效益分析项目创新性地将特大型架桥机运行过程中的薄弱部位通过力学监测、视频监控等各类监测设备进行实时追踪，并把多方数据集成在一个特大型多功能架桥机智能安全监控平台内，结合各工况下的BIM三维模型进行数据展示，表述清晰明了，操作简单。且移动端和pc端可实时远程查看数据和视频监控，方便了管理人员实时监控架桥机各主要传输数据，第一时间发现并处理安全隐患。随着国内大型预制装配式桥型推广应用的趋势，特种装备设计制作水平不断提升，架设装备规模不断刷新纪录，利用信息化技术实现自动化安全监控成为不可或缺的管理手段。本平台为后续大型设备安全管理提供了新的思路，可以通用于不同厂商制作的各类架设设备，大幅度提升特大型施工设备安全管理水平，最终实现“本质安全”。>>（四）效益分析

>>2、社会效益分析/

04成果获奖在河南省工程建设行业科学科技成果评价会中，被评为国内领先技术>>（四）成果获奖获得软件著作权《大型架桥机安全监控系统v1.0》，登记号2020SR0071204>>（四）成果获奖获得中交一公局集团第二届BIM技术应用大赛二等奖特大型设备施工安全监控系统的应用获得中交一公局集团合理化建议三等奖特大型多功能架桥机智能安全监控技术获得中国公路学会微创新大赛银奖>>（四）成果获奖1、中交集团安全质量环保监督部总经理王晓冉、中交集团安全质量环保监督部质量处处长查进对项目信息化建设进行观摩指导。2、河南省工程建设协会与创新工作室交流创优工作。>>（四）成果获奖3、河南省公路管理局局长温胜强项目参观。4、河南省设计院、郑州市交通规划设计院、郑州大学一行与创新工作室开展交