连续梁预应力同步张拉监控方法及系统与流程

本发明涉及过程控制，尤其涉及连续梁预应力同步张拉监控方法及系统。

背景技术：

1、过程控制技术领域涉及根据工业过程的检测量、设定量及控制规则形成控制指令，并对执行机构的连续或阶段性运行状态进行调节。其中，连续梁预应力同步张拉监控是指在连续梁张拉过程中预先设定各张拉端的目标张拉力、伸长量及分级加载参数，通过压力检测元件和位移检测元件持续采集张拉过程变量，由控制器将实时检测值与对应设定值进行比较，并根据比较结果控制液压泵站的供油、卸荷及千斤顶动作，使多个张拉端按照设定加载阶段执行同步加压、持荷和回油过程，同时保存各阶段的检测参数及控制指令。

2、现有连续梁预应力张拉施工多依赖预设张拉顺序和阶段性测量结果判断施工状态，现场受力与变形通常分散观察，施工扰动对监测结果的影响难以及时区分，各张拉位置之间的协调程度缺少统一判定依据，局部受力或变形出现偏离时，施工调整往往依赖经验处置，调整信息与实时结构响应衔接不足，难以持续修正后续施工时序，风险判断与张拉过程状态关联不够紧密，易造成异常识别滞后，增加结构受力失衡和变形累积风险。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种连续梁预应力同步张拉监控方法及系统，通过对连续梁张拉施工过程中的结构受力数据、结构变形数据和施工扰动数据进行同步监测，并结合数值模拟结果建立张拉施工状态基准，对不同张拉位置的受力变化状态和变形变化状态进行协调性判定；针对存在偏离的张拉位置，根据结构传力关系、偏离方向和偏离程度动态调整张拉施工时序，并结合调整后的实时监测结果持续更新调控策略，同时综合桥梁结构承载状态、变形状态和施工扰动状态确定张拉施工风险等级及相应过程管控措施，从而形成张拉状态监测、协调判定、动态调控、风险管控以及反馈再判定相衔接的施工监控过程。

2、为实现上述目的，本发明提供一种连续梁预应力同步张拉监控方法，包括以下步骤：

3、获取连续梁张拉施工过程中的结构受力数据、结构变形数据和施工扰动数据，并结合数值模拟结果确定张拉施工状态基准；根据所述结构受力数据、所述结构变形数据和所述施工扰动数据，确定各张拉位置的受力变化状态和变形变化状态，将所述受力变化状态、所述变形变化状态分别与所述张拉施工状态基准进行比较，确定张拉协调状态；针对所述张拉协调状态存在偏离的各张拉位置，基于所述张拉协调状态确定施工时序调整信息，并根据实时监测得到的所述结构受力数据和所述结构变形数据更新所述施工时序调整信息，生成张拉动态调控结果；根据所述张拉动态调控结果以及桥梁结构承载状态、变形状态和施工扰动状态，确定张拉施工风险等级，并依据所述张拉施工风险等级确定过程管控措施，调整后续张拉施工时序，获取调整后的所述结构受力数据和所述结构变形数据再次确定所述张拉协调状态。

4、进一步地，在确定所述张拉施工状态基准时，获取沿连续梁纵向布置的应变监测点、支座反力监测点和预应力张拉端采集的结构受力数据，获取梁体关键截面、墩梁连接位置和跨中位置采集的结构变形数据，并获取张拉设备启停状态、临时荷载变化和施工环境变化形成的施工扰动数据；按照统一采样时刻对所述结构受力数据、所述结构变形数据和所述施工扰动数据建立时间对应关系，生成施工状态监测序列。获取按照连续梁结构尺寸、材料参数、边界约束和预设张拉施工时序建立的数值模拟结果，将所述施工状态监测序列对应至所述数值模拟结果中的张拉阶段，按照各张拉阶段分别确定受力参考区间和变形参考区间，并根据所述施工扰动数据确定对应张拉阶段的允许扰动边界，以建立所述张拉施工状态基准。

5、进一步地，在确定所述张拉协调状态时，获取各张拉位置在相邻采样时刻对应的所述结构受力数据和所述结构变形数据，依据各张拉位置对应的所述施工扰动数据筛除扰动持续期间产生的突变数据，分别确定各张拉位置的受力变化方向、受力变化幅度、变形变化方向和变形变化幅度，并按照张拉位置建立受力变化结果与变形变化结果的对应关系，生成受力变化状态和变形变化状态。将所述受力变化状态与所述张拉施工状态基准中的预设受力参考区间进行比较，将所述变形变化状态与所述张拉施工状态基准中的预设变形参考区间进行比较；当同一张拉位置的受力变化方向和变形变化方向均符合对应基准且变化幅度均处于对应参考区间时，确定协调状态，当至少一项不符合对应基准时，确定偏离状态，并根据各张拉位置的比较结果生成所述张拉协调状态。

6、进一步地，确定所述受力变化状态和所述变形变化状态时，获取同一张拉位置连续至少三个采样时刻的所述结构受力数据和所述结构变形数据，分别计算相邻采样时刻之间的受力变化幅度和变形变化幅度，并按照采样时间连续性判断变化方向；当连续多个采样间隔的变化方向保持一致时，将对应变化方向确定为稳定变化方向，当变化方向发生交替时，将对应监测结果确定为波动变化结果。根据所述施工扰动数据确定各波动变化结果对应的扰动持续区间，将位于扰动持续区间内的波动变化结果从状态确定序列中剔除，并依据剩余监测结果的稳定变化方向和变化幅度分别生成所述受力变化状态和所述变形变化状态。

7、进一步地，在生成所述张拉动态调控结果时，获取所述张拉协调状态为偏离状态的各张拉位置，按照各张拉位置的受力变化方向、变形变化方向以及相对于所述张拉施工状态基准的偏离程度确定偏离位置之间的调整优先关系；当同一张拉位置的受力变化与变形变化均偏离对应基准时，将对应张拉位置确定为优先调整位置，并结合当前张拉施工时序确定各偏离位置的张拉先后次序和张拉间隔，生成施工时序调整信息。按照所述施工时序调整信息执行张拉时，获取实时监测的所述结构受力数据和所述结构变形数据，并与对应张拉位置调整前的所述受力变化状态和所述变形变化状态进行比较；当偏离程度减小时保持当前张拉先后次序，当偏离程度增大时提高对应张拉位置的调整优先级，并延后与对应张拉位置具有结构传力关联的其他张拉位置，生成所述张拉动态调控结果。

8、进一步地，在确定所述施工时序调整信息时，根据连续梁纵向结构传力关系确定各偏离张拉位置对应的关联张拉位置，比较同一关联关系内各张拉位置相对于所述张拉施工状态基准的受力偏离方向和变形偏离方向；当两个张拉位置的偏离方向相反时确定为顺序调整关系，当偏离方向相同时确定为间隔调整关系，由此生成时序调整关系。依据所述时序调整关系，对所述顺序调整关系中的张拉位置按照偏离程度由大至小确定张拉次序，对所述间隔调整关系中的张拉位置保持既定张拉次序并增加相邻张拉操作之间的等待间隔，生成所述施工时序调整信息。

9、进一步地，在确定所述张拉施工风险等级时，根据各张拉位置的结构受力数据相对于所述张拉施工状态基准中受力参考区间的偏离程度确定承载状态评分，根据结构变形数据相对于变形参考区间的偏离程度确定变形状态评分，并根据施工扰动数据对应的扰动持续时间以及扰动期间受力变化和变形变化的增大程度确定扰动状态评分，将所述承载状态评分、所述变形状态评分和所述扰动状态评分确定为单位置风险评价参数，生成各张拉位置的位置风险评分。按照各张拉位置在结构传力关系中的关联范围以及所述张拉动态调控结果中的调整优先关系确定位置风险权重，对多个所述位置风险评分按照对应位置风险权重进行加权汇总，生成张拉施工风险评分，并以最高位置风险评分对应等级对候选风险等级进行风险确定，得到所述张拉施工风险等级。

10、进一步地，所述位置风险权重基于预先建立的张拉位置风险权重表确定，所述张拉位置风险权重表按照张拉位置与跨中位置、支承位置及相邻张拉位置之间的结构传力关系存储对应的重要性权重；依据各张拉位置在所述张拉动态调控结果中的调整优先关系从所述张拉位置风险权重表读取基础权重，并比较对应张拉位置的承载状态评分和变形状态评分与相邻张拉位置对应评分之间的大小关系，生成权重调整状态。当同一张拉位置的所述承载状态评分和所述变形状态评分均高于相邻张拉位置对应评分时，提高对应基础权重；当仅一项评分较高时，保持对应基础权重；根据所述权重调整状态更新各张拉位置的基础权重，并对更新后的基础权重按照全部张拉位置之间的相对大小进行比例分配，得到所述位置风险权重。

11、进一步地，在调整后续张拉施工时序时，获取预先建立的风险等级管控映射关系，所述风险等级管控映射关系分别记录各风险等级对应的张拉加载速率限制、相邻张拉位置等待时长、允许同步张拉位置数量以及监测采样周期；将所述张拉施工风险等级与所述风险等级管控映射关系进行匹配，确定与当前风险等级对应的加载控制参数和时序控制参数，并依据所述加载控制参数和所述时序控制参数生成所述过程管控措施。获取尚未执行的各张拉位置及既定施工次序，依据所述过程管控措施对各张拉位置的加载速率、同步执行关系和相邻操作等待时长进行约束；若当前风险等级对应的允许同步张拉位置数量低于既定同步张拉位置数量，则将受力偏离程度较大的张拉位置优先保留于当前执行序列，其余张拉位置顺延至后续执行序列，生成调整后的所述后续张拉施工时序。

12、本发明还提供一种用于实现上述方法的连续梁预应力同步张拉监控系统，包括状态基准确定模块、张拉协调判定模块、张拉动态调控模块和风险管控模块。

13、所述状态基准确定模块用于获取连续梁张拉施工过程中的结构受力数据、结构变形数据和施工扰动数据，并结合数值模拟结果确定张拉施工状态基准；所述张拉协调判定模块与所述状态基准确定模块连接，用于根据所述结构受力数据、所述结构变形数据和所述施工扰动数据确定各张拉位置的受力变化状态和变形变化状态，并将所述受力变化状态、所述变形变化状态分别与所述张拉施工状态基准进行比较，确定张拉协调状态；所述张拉动态调控模块与所述张拉协调判定模块连接，用于针对所述张拉协调状态存在偏离的各张拉位置，基于所述张拉协调状态确定施工时序调整信息，并根据实时监测得到的所述结构受力数据和所述结构变形数据更新所述施工时序调整信息，生成张拉动态调控结果；所述风险管控模块与所述张拉动态调控模块连接，用于根据所述张拉动态调控结果以及桥梁结构承载状态、变形状态和施工扰动状态确定张拉施工风险等级，并依据所述张拉施工风险等级确定过程管控措施，调整后续张拉施工时序，获取调整后的所述结构受力数据和所述结构变形数据再次确定所述张拉协调状态。

14、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

15、本发明中，将结构受力数据，结构变形数据和施工扰动数据与数值模拟结果共同形成张拉施工状态基准，统一响应判断尺度，分析各张拉位置的受力变化和变形变化并判定协调状态，使局部偏离及时显现，针对偏离形成施工时序调整信息并随实时监测更新，使调控与结构响应动态衔接，结合承载状态、变形状态和施工扰动状态评定风险并匹配管控措施，使风险判断反馈至后续张拉时序，形成监测、判定、调控和再监测的闭环链路，减少经验处置的调整滞后，降低受力失衡与变形累积风险，提升同步张拉协调性和管控可靠性。