吊装塔架风载体型系数的确认方法及其自动化监测系统
【技术领域】
[0001] 本
发明涉及
桥梁施工技术领域，具体涉及吊装塔架风载体型系数的确认方法及其自动化监测系统。【背景技术】
[0002] 随着
钢管
混凝土拱桥逐渐向大跨径发展，其施工过程中的缆索吊装塔架的设计高度也越来越高，在对缆索吊装系统的起吊能
力提出高要求的同时对塔架安全性的要求也越高。高耸的吊装塔架作为拱肋安装施工过程中的主要承重结构，风荷载是影响其整体
稳定性的主要原因之一。如果吊装塔架在风荷载作用下失效，导致缆索吊装系统发生破坏，必然会对生产建设和生命财产安全带来巨大损失。风载体型系数是塔架风荷载计算的关键参数，其描述的是
建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律，本领域常根据《建筑结构荷载规范》确定建筑结构的风载体型系数。
[0003] 目前缆索吊装施工过程中采用的塔架结构大多为
桁架结构，其为若干个单榀桁架依据实际工程需要在
水平面上依次排列搭建而成，结构的杆件布置形式复杂且几何形状不规则，因而塔架结构周围的风场分布相对复杂，同时沿顺风向相邻两片桁架之间距离较近，增加了桁架对来流风的遮挡效应，因此仅根据《建筑结构荷载规范》难以准确地确定吊装塔架的风载体型系数。【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少解决上述提出的技术问题之一，提供吊装塔架风载体型系数的确认方法及其自动化监测系统，其能够使吊装塔架的整体体型系数更贴近实际。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 一种吊装塔架风载体型系数的确认方法，包括：
[0007] S1，在吊装塔架上设置若干个风载体型系数监测点，并计算得到若干个风载体型系数监测点的风载体型系数μi,j；
[0008] S2，基于μi,j计算位于每一所述风载体型系数监测点中每一桁架的平均风载体型系数μj；
[0009] S3，计算吊装塔架沿纵深方向相邻两片桁架之间的平均遮挡系数η；
[0010] S4，基于η计算吊装塔架的整体体型系数μstw。
[0011] 进一步地，步骤S1的具体方法为：
[0012] 沿吊装塔架的高度H方向建立n个监测高度Zi，在每一监测高度Zi沿塔架的纵深方向选取m榀监测桁架，在第i个监测高度Zi上第j榀桁架处设置一个风压监测点，基于第i个监测高度、第j榀桁架所处风场的风压监测值pi,j计算得到该监测点的风载体型系数μi,j，公式为：
[0013]
[0014] 式中，其中i＝1，2，3...，n，n为监测高度的个数；j＝1，2，3...，m，m为桁架的个数；pi,j为第j榀桁架第i个监测高度上所述风载体型系数监测点的风压监测值，单位为kN/m2；h为吊装塔架的任一高度，h＞0，单位为m；v是吊装塔架高度为h处的风速监测值，单位为m/s；
Zi为第i个所述风载体型系数监测点所在的监测高度，单位为m。
[0015] 进一步地，所述风压监测值pi,j的获得方法为：在每一所述风载体型系数监测点上装设一个风压
传感器，以获得该监测点的风压监测值；所述风速监测值v的获取方法为：在吊装塔架的h处装设风速传感器。
[0016] 进一步地，所述h为10m。
[0017] 进一步地，n＝3， Z3＝H。
[0018] 进一步地，步骤S2的具体方法为：
[0019] 基于第i个监测高度、第j榀桁架所处风场的风压监测值pi,j、所述风载体型系数监测点处杆件沿顺风向的投影面积Ai,j(单位为m2)、第j榀桁架上位于所述风载体型系数监测点处的该片桁架沿顺风向的轮廓投影面积Aj(单位为m2)，计算得到第j榀桁架上位于所述风载体型系数监测点处的该片桁架的平均风载体型系数μj，公式为：
[0020]
[0021] 进一步地，步骤S3中计算吊装塔架沿纵深方向相邻两片桁架之间的平均遮挡系数η的公式为：
[0022]
[0023] 进一步地，步骤S4中计算吊装塔架的整体体型系数μstw的公式为：
[0024]
[0025] 一种吊装塔架风载体型系数的自动化监测系统，包括风压传感器、风速传感器、
数据采集与传输设备、
数据处理与分析模
块及风载体型系数展示与更新模块；
[0026] 所述风压传感器用于获得风压监测值；
[0027] 所述风速传感器用于获得风速监测值；
[0028] 所述数据采集与传输设备与所述风压传感器及所述风速传感器均连接，数据采集与传输设备用于数据的采集与传输；
[0029] 所述数据处理与分析模块与所述数据采集与传输设备连接，用于对风压监测值以及风速监测值进行数据分析与处理，得到μi,j、μj、η以及μstw；
[0030] 所述风载体型系数展示与更新模块与所述数据处理与分析模块连接，风载体型系数展示与更新模块用于根据吊装塔架的几何尺寸信息建立吊装塔架结构的三维模型，进而根据数据处理与分析模块处理得到的若干个所述风载体型系数监测点的数据μi,j在所述三维模型上加以显示，并根据风压监测值pi,j的实时变化进行数据更新。
[0031] 进一步地，自动化监测系统还包括风载体型系数对比模块，所述风载体型系数对比模块与所述数据处理与分析模块以及风载体型系数展示与更新模块均连接，所述风载体型系数对比模块用于存储采用不同规范方法计算的μstw并接收由所述数据处理与分析模块计算的μstw，实现与不同规范风载体型系数计算值的对比，并将生成的对比图在塔架三维模型上展示与更新。
[0032] 由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
[0033] 1、上述吊装塔架风载体型系数的确认方法，在确认吊装塔架的整体体型系数μstw时将相邻两片桁架之间的平均遮挡系数η代入并加以计算，能够使吊装塔架的整体体型系数μstw更贴近实际。
[0034] 2、将吊装塔架的整体体型系数μstw整合成为自动化监测系统，能够在所建立的吊装塔架三维模型上显示风载体型系数沿吊装塔架高度的分布情况以及随现场监测风压的变化进行实时更新，同时可以生成或导出不同测点
位置的风载体型系数随时间变化的过程图。
[0035] 3、风载体型系数对比模块能够将风载体型系数的系统监测值与不同规范的计算值对比图，能够方便技术人员更合理地选用吊装塔架的风载体型系数进行塔架风荷载的计算和抗风稳定性分析。【
附图说明】
[0036] 图1为吊装塔架风载体型系数的确认方法的
流程图。
[0037] 图2为吊装塔架针对公式(a)中各数据的获取方式
正面布置示意图。
[0038] 图3为吊装塔架针对公式(a)中各数据的获取方式侧面布置示意图。
[0039] 图4为吊装塔架风载体型系数的自动化监测系统的示意图。
[0040] 附图中，1-风压传感器、2-风速传感器、3-数据采集与传输设备、4-数据处理与分析模块、5-风载体型系数展示与更新模块、6-风载体型系数对比模块【具体实施方式】
[0041] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0043] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的
说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是仅限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0044] 如图1至图4所示，本发明一较佳实施方式提供一种吊装塔架风载体型系数的确认方法，包括以下步骤：
[0045] S1，在吊装塔架上设置若干个风载体型系数监测点，并计算得到若干个风载体型系数监测点的风载体型系数μi,j；
[0046] S2，基于μi,j计算位于每一风载体型系数监测点中每一桁架的平均风载体型系数μj；
[0047] S3，计算吊装塔架沿纵深方向相邻两片桁架之间的平均遮挡系数η；
[0048] S4，基于η计算吊装塔架的整体体型系数μstw。
[0049] 相比
现有技术，上述吊装塔架风载体型系数的确认方法，在确认吊装塔架的整体体型系数μstw时将相邻两片桁架之间的平均遮挡系数η代入并加以计算，能够使吊装塔架的整体体型系数μstw更贴近实际。
[0050] 在本实施方式中，步骤S1的具体方法为：
[0051] 沿吊装塔架的高度H方向建立n个监测高度Zi，在每一监测高度Zi沿塔架的纵深方向选取m榀监测桁架，在第i个监测高度Zi上第j榀桁架处设置一个风压监测点，整个吊装塔架共布置n×m个风压监测点，基于第i个监测高度、第j榀桁架所处风场的风压监测值pi,j计算得到该监测点的风载体型系数μi,j，公式为：
[0052]
[0053] 式中，其中i＝1，2，3...，n，n为监测高度的个数；j＝1，2，3...，m，m为桁架的个数；pi,j为第j榀桁架第i个监测高度上风载体型系数监测点的风压监测值，单位为kN/m2；h为吊装塔架的任一高度，h＞0，单位为m；v是吊装塔架高度为h处的风速监测值，单位为m/s；Zi为第i个风载体型系数监测点所在的监测高度，单位为m。
[0054] 风压监测值pi,j的获得方法为：在每一风载体型系数监测点上装设一个风压传感器，以获得该监测点的风压监测值；风速监测值v的获取方法为：在吊装塔架的h处装设风速传感器2。
[0055] 在本实施方式中，h为10m。n＝3， Z3＝H。
[0056] 在本实施方式中，步骤S2的具体方法为：
[0057] 基于第i个监测高度、第j榀桁架所处风场的风压监测值pi,j、风载体型系数监测点处杆件沿顺风向的投影面积Ai,j(单位为m2)、第j榀桁架上位于风载体型系数监测点处的该片桁架沿顺风向的轮廓投影面积Aj(单位为m2)，Ai,j及Aj均能够从吊装塔架的施工图中获得，计算得到第j榀桁架上位于风载体型系数监测点处的该片桁架的平均风载体型系数μj，公式为：
[0058]
[0059] 在本实施方式中，步骤S3中计算吊装塔架沿纵深方向相邻两片桁架之间的平均遮挡系数η的公式为：
[0060]
[0061] 在本实施方式中，步骤S4中计算吊装塔架的整体体型系数μstw的公式为：
[0062]
[0063] 本实施方式中还提供一种吊装塔架风载体型系数的自动化监测系统，包括风压传感器1、风速传感器2、数据采集与传输设备3、数据处理与分析模块4及风载体型系数展示与更新模块5；
[0064] 风压传感器1用于获得风压监测值；
[0065] 风速传感器2用于获得风速监测值；
[0066] 数据采集与传输设备3与风压传感器1及风速传感器2均连接，数据采集与传输设备3用于数据的采集与传输；
[0067] 数据处理与分析模块4与数据采集与传输设备3连接，用于对风压监测值以及风速监测值进行数据分析与处理，得到μi,j、μj、η以及μstw；
[0068] 风载体型系数展示与更新模块5与数据处理与分析模块4连接，风载体型系数展示与更新模块5用于根据吊装塔架的几何尺寸信息建立吊装塔架结构的三维模型，进而根据数据处理与分析模块4处理得到的若干个风载体型系数监测点的数据μi,j在三维模型上加以显示，并根据风压监测值pi,j的实时变化进行数据更新。
[0069] 将吊装塔架的整体体型系数μstw整合成为自动化监测系统，能够在所建立的吊装塔架三维模型上显示风载体型系数沿吊装塔架高度的分布情况以及随现场监测风压的变化进行实时更新，同时可以生成或导出不同测点位置的风载体型系数随时间变化的过程图。
[0070] 在本实施方式中，自动化监测系统还包括风载体型系数对比模块6，风载体型系数对比模块6与数据处理与分析模块4以及风载体型系数展示与更新模块5均连接，风载体型系数对比模块6用于存储采用不同规范方法计算的μstw并接收由数据处理与分析模块4计算的μstw，实现与不同规范风载体型系数计算值的对比，并将生成的对比图在塔架三维模型上展示与更新。
[0071] 风载体型系数对比模块能够将风载体型系数的系统监测值与不同规范的计算值对比图，能够方便技术人员更合理地选用吊装塔架的风载体型系数进行塔架风荷载的计算和抗风稳定性分析。
[0072] 本领域内的技术人员应明白，本
申请的实施例可提供为方法、系统、或
计算机程序产品。因此，本申请可采用完全
硬件实施例、完全
软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘
存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0073] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方
框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中
指定的功能的装置。
[0074] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0075] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0076] 上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的
专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
