鋼混組合梁施工過程安全監(jiān)控平臺研究

鋼混組合梁施工過程安全監(jiān)控平臺研究讓世界更暢通中交一公局第六工程有限公司中交一公局集團(tuán)有限公司0

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4成果創(chuàng)新點成果概述效益分析成果獲獎/

01成果概述國道207孟州至偃師黃河大橋及連接線工程，路線全長18.39km，為雙向六車道一級公路，其中控制性工程黃河特大橋全長3007米，設(shè)計速度80km/h，路基寬33米，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為雙向六車道一級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是207國道跨越黃河的咽喉工程。黃河特大橋主橋采用80m鋼混組合梁，共計44片，最大重量510噸；引橋采用50米波形鋼腹板組合梁，共計120片，最大重量380噸，是國內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的黃河橋。>>（一）成果概述孟州黃河大橋項目80m大跨徑鋼混組合梁首次采用整孔工廠預(yù)制+架橋機(jī)雙幅架設(shè)施工，利用架橋機(jī)施加1300T提升力持荷7天，其中各鋼梁長度80m左右，高跨比小于1/20，所使用的LG550特大型架橋機(jī)，長169米，寬33.61米，高21.7米，總重量1500噸，此規(guī)模架橋機(jī)及梁體架設(shè)工藝?yán)砟钤趪鴥?nèi)均是首次使用。如何對這臺特大型架橋機(jī)進(jìn)行施工過程中全方面的安全管控成為工程所需攻克的難關(guān)。>>（一）成果概述研究背景01此規(guī)模架橋機(jī)及梁體架設(shè)工藝?yán)砟钤趪鴥?nèi)均是首次使用，彌補(bǔ)了國內(nèi)大跨徑鋼混組合梁裝配式機(jī)械化建造施工技術(shù)的空白。也正因為是國內(nèi)首創(chuàng)，所以針對特大型架橋機(jī)信息化安全施工管理并無類似案例可以借鑒，而且各工況的安全風(fēng)險高，不確定因素較多，因此對各階段進(jìn)行實時安全數(shù)據(jù)及影像的采集與監(jiān)控尤為重要。為了保證大型梁體架設(shè)施工的安全管控，項目部研發(fā)了特大型設(shè)備施工安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)依托于目前最先進(jìn)的自動化監(jiān)控技術(shù)及4G網(wǎng)絡(luò)，通過在架橋機(jī)重要監(jiān)控部位安裝傳感器自動采集數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)橋發(fā)送到云端，通過系統(tǒng)的分析整理將數(shù)據(jù)展示到PC端將各工況下架橋機(jī)的力學(xué)數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，整合成為一套針對槽形鋼梁、波形鋼腹板梁運(yùn)架施工過程的安全監(jiān)控系統(tǒng)。>>（一）成果概述研究目的施工過程中對架橋機(jī)進(jìn)行全方位、多角度的數(shù)據(jù)自動化采集和匯總監(jiān)控系統(tǒng)后臺簡明扼要的數(shù)據(jù)第一時間展現(xiàn)出來施工現(xiàn)場實時動態(tài)觀察不同施工工況下簡明的將主要監(jiān)測信息展現(xiàn)出來>>（一）成果概述/

02成果創(chuàng)新點>>（二）成果創(chuàng)新點特

大

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功

能

架

橋

機(jī)

智

能

安

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技

術(shù)1、特大型多功能架橋機(jī)智能安全監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新性地將設(shè)備狀態(tài)、力學(xué)監(jiān)測、視頻監(jiān)控等多方數(shù)據(jù)集成在一個平臺內(nèi)，方便安全人員掌握施工運(yùn)行狀態(tài)，降低了安全管理的難度。>>（二）成果創(chuàng)新點2、平臺界面結(jié)合BIM三維模型，將各組監(jiān)測數(shù)據(jù)標(biāo)注在與之對應(yīng)的模型位置上，查看直觀、數(shù)據(jù)清晰、操作簡單。在施工過程中，監(jiān)控系統(tǒng)會根據(jù)架橋機(jī)各組成部分的運(yùn)行及受力狀態(tài)判斷當(dāng)前施工工況，界面會自動切換到與之對應(yīng)的三維模型。>>（二）成果創(chuàng)新點過孔>>（二）成果創(chuàng)新點架梁>>（二）成果創(chuàng)新點反提>>（二）成果創(chuàng)新點3、為全面監(jiān)控架橋機(jī)的安全施工，橋機(jī)上安裝了多種類型檢測儀器，除應(yīng)力應(yīng)變計、荷載傳感器外，還包括位移傳感器、視頻監(jiān)控、構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)控接口及對架橋機(jī)周邊溫度、風(fēng)力監(jiān)控儀器。根據(jù)受力分析結(jié)果，項目部在架橋機(jī)拼裝過程中同步進(jìn)行監(jiān)控設(shè)備的安裝工作。>應(yīng)力監(jiān)測在主桁對應(yīng)梁體1/2處、距中1/6處及1/4處五個點位下弦桿及上弦桿分別布設(shè)16組表貼振弦式應(yīng)力應(yīng)變計；受豎向荷載較大的4個前支腿、8個中支腿位置，分別對應(yīng)支腿數(shù)量設(shè)有12個載荷傳感器；各天車的起吊最大重量應(yīng)根據(jù)天車安裝載荷傳感器進(jìn)行管控，確保吊裝重量在限值以內(nèi)。在反提吊具上分別安設(shè)10組載荷傳感器，每個反提吊具上2個。>

位移監(jiān)測根據(jù)分析結(jié)果，在前、中支腿兩側(cè)水平頂升油缸位置安裝4組位移傳感器進(jìn)行實時的位移監(jiān)測查看4組油缸是否同距離頂進(jìn)作業(yè)，保護(hù)主桁前移時的施工安全。>>（三）實施流程平臺設(shè)置架橋機(jī)吊運(yùn)梁體所用構(gòu)件的運(yùn)行狀態(tài)，以箭頭方向表示構(gòu)件運(yùn)轉(zhuǎn)方向，以點亮箭頭的多少表示構(gòu)件運(yùn)行檔位。>視頻監(jiān)控>>（三）實施流程橋機(jī)上設(shè)有15組監(jiān)控攝像頭，其所在位置與模型標(biāo)注位置相同，我們可以點擊圖標(biāo)在右邊進(jìn)行查看，從而實現(xiàn)對架橋機(jī)全方位視頻監(jiān)控。在主桁安裝2個攝像頭，前、中支腿與主桁連接處分別安裝1個攝像頭，前后天車對應(yīng)四周和其自身所帶有的卷揚(yáng)機(jī)共設(shè)施9個攝像頭，現(xiàn)場視野監(jiān)控范圍高度重疊，確保視頻監(jiān)控?zé)o死角。>

傾角監(jiān)控在主桁前端橫橋向和順橋向分別設(shè)有傾覆傳感器，在前、中支腿中間頂部設(shè)置順橋向的水平儀，。>

構(gòu)件運(yùn)行監(jiān)控運(yùn)用架橋機(jī)操作平臺預(yù)留接口將其與無線網(wǎng)橋相連接，導(dǎo)出架橋機(jī)自身帶有的對各主要構(gòu)件運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度、架橋機(jī)所處自然環(huán)境（外界風(fēng)速及溫度）等數(shù)據(jù)。>

采用繁易box對架橋機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集，通過無線網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)器，移動端和pc端可實時遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控。>>（三）實施流程>>（三）實施流程>>（三）實施流程>>（三）實施流程槽形鋼梁反提工況力值安全監(jiān)控各支腿單次縱移距離吊運(yùn)總荷載及卷揚(yáng)荷載中支腿壓力前支腿荷載環(huán)境信息及超載、風(fēng)速報警交底視頻整體狀態(tài)信息工況情況視頻監(jiān)控設(shè)備信息工序狀態(tài)主梁縱、橫向傾角前、中支腿水平傾角各可動組件運(yùn)轉(zhuǎn)情況>>（二）成果創(chuàng)新點4、采用自動化應(yīng)變采集儀，采用移動信號CDMA進(jìn)行集中采集與存儲，通過無線網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)器，移動端和pc端可實時遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控?，F(xiàn)場安置設(shè)備可通過太陽能充電裝置實現(xiàn)戶外無人值守的自動化測量，大大減少了人工和機(jī)械的使用成本。>>（二）成果創(chuàng)新點5、安全監(jiān)控系統(tǒng)通過無線網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到云服務(wù)器，手機(jī)移動端和pc端可實時遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控。/

03效益分析>>（三）效益分析通過架橋機(jī)智能安全監(jiān)控的應(yīng)用，可以較大程度降低現(xiàn)場發(fā)生安全問題的風(fēng)險，保障架設(shè)施工的安全進(jìn)行。項目所用監(jiān)控系統(tǒng)軟件及硬件總投入35.1萬元，對于減少安全風(fēng)險而言，所帶來的安全效益顯著。實現(xiàn)了減少現(xiàn)場安全問題產(chǎn)生的頻率，縮短了單片梁體架設(shè)周期，對于具有3千米鋼混組合梁的黃河特大橋而言，工期效益顯著。分類序號名稱數(shù)量（套）價格（元）備注軟件1安全監(jiān)控系統(tǒng)180000

硬件214個載荷傳感器及配套顯示儀1110000

3傳感器線纜及快插18000

4視頻監(jiān)控系統(tǒng)130000

5主梁應(yīng)變檢測系統(tǒng)187000

6反提載荷檢測系統(tǒng)136000

合計

351000

>>1、經(jīng)濟(jì)效益分析項目創(chuàng)新性地將特大型架橋機(jī)運(yùn)行過程中的薄弱部位通過力學(xué)監(jiān)測、視頻監(jiān)控等各類監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行實時追蹤，并把多方數(shù)據(jù)集成在一個特大型多功能架橋機(jī)智能安全監(jiān)控平臺內(nèi)，結(jié)合各工況下的BIM三維模型進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，表述清晰明了，操作簡單。且移動端和pc端可實時遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控，方便了管理人員實時監(jiān)控架橋機(jī)各主要傳輸數(shù)據(jù)，第一時間發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患。隨著國內(nèi)大型預(yù)制裝配式橋型推廣應(yīng)用的趨勢，特種裝備設(shè)計制作水平不斷提升，架設(shè)裝備規(guī)模不斷刷新紀(jì)錄，利用信息化技術(shù)實現(xiàn)自動化安全監(jiān)控成為不可或缺的管理手段。本平臺為后續(xù)大型設(shè)備安全管理提供了新的思路，可以通用于不同廠商制作的各類架設(shè)設(shè)備，大幅度提升特大型施工設(shè)備安全管理水平，最終實現(xiàn)“本質(zhì)安全”。>>（四）效益分析

>>2、社會效益分析/

04成果獲獎在河南省工程建設(shè)行業(yè)科學(xué)科技成果評價會中，被評為國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)>>（四）成果獲獎獲得軟件著作權(quán)《大型架橋機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)v1.0》，登記號2020SR0071204>>（四）成果獲獎獲得中交一公局集團(tuán)第二屆BIM技術(shù)應(yīng)用大賽二等獎特大型設(shè)備施工安全監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用獲得中交一公局集團(tuán)合理化建議三等獎特大型多功能架橋機(jī)智能安全監(jiān)控技術(shù)獲得中國公路學(xué)會微創(chuàng)新大賽銀獎>>（四）成果獲獎1、中交集團(tuán)安全質(zhì)量環(huán)保監(jiān)督部總經(jīng)理王曉冉、中交集團(tuán)安全質(zhì)量環(huán)保監(jiān)督部質(zhì)量處處長查進(jìn)對項目信息化建設(shè)進(jìn)行觀摩指導(dǎo)。2、河南省工程建設(shè)協(xié)會與創(chuàng)新工作室交流創(chuàng)優(yōu)工作。>>（四）成果獲獎3、河南省公路管理局局長溫勝強(qiáng)項目參觀。4、河南省設(shè)計院、鄭州市交通規(guī)劃設(shè)計院、鄭州大學(xué)一行與創(chuàng)新工作室開展交