基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法及系统与流程

1.本发明涉及沉管隧道技术领域，具体涉及基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法及系统。


背景技术：

2.目前，隧道工程已由建设阶段发展至建养并重阶段，沉管隧道作为穿江越海的重要基础设施，周边环境通常为复杂的水土、波浪流、回淤疏浚等，一旦沉管隧道发生不均匀沉降、大变形等问题，治理难，影响大。因此，在沉管隧道的运营过程中，如何分析沉管隧道的整体服役状态，评价沉管隧道是否处于安全范围，对于保障区域交通顺畅和经济活动正常有序开展，意义重大。
3.现有技术中通常先获取沉管隧道监测数据，再对沉管隧道监测数据进行简单的求均值后，将均值与预设的沉管隧道监测阀值进行对比，根据对比结果进行预警，例如一种沉管隧道监测预警装置(申请号cn201911353545.x)和一种沉管隧道云端自动化监控管理系统(申请号cn202110606588.5)。但是，由于沉管隧道监测数据受到环境因素的影响、以及具有随机性等原因，导致直接将沉管隧道监测数据简单处理后与阀值进行比较的方式，误差较大，而且无法知道沉管隧道实时服役状态。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明提出一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法及系统，提高了对沉管隧道进行安全预警的准确率。
5.一方面，本发明提供了一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法。
6.在第一种可实现方式中，一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法，包括：获取沉管接头位移监测数据；将沉管接头位移监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得沉管隧道服役状态参数；根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警。
7.结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，沉管隧道服役状态评估模型通过以下方式构建：根据两个接头管节的相对位移和相对偏转确定若干个工况；获取各工况下的gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数；根据相对位移、相对偏转、gina止水带参数、混凝土剪力键参数和钢剪力键参数构建数据库；根据数据库获取沉管隧道服役状态评估模型。
8.结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，根据数据库获取沉管隧道服役状态评估模型，包括：从数据库中提取训练集；训练集包括沉管接头位移监测训练样本和沉管隧道服役状态参数训练标签；沉管接头位移监测训练样本包括两个接头管节的相对位移和相对偏转；沉管隧道服役状态参数训练标签包括两个接头管节的相对位移和相对偏转对应的gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数；将沉管接头位移监测训练样本和沉管隧道服役状态参数训练标签输入神经网络进行迭代训练，获得沉管隧道服役状态评估模型。
9.结合第三种可实现方式，在第四种可实现方式中，迭代停止条件为沉管隧道服役状态评估模型的误差处于预设范围内。
10.结合第一种可实现方式，在第五种可实现方式中，获取沉管接头位移监测数据包括：对中管廓的上部、中部和下部，以及行车道的上部、中部和下部进行监测，获得沉管接头位移监测数据。
11.结合第一种可实现方式，在第六种可实现方式中，根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警，包括：将沉管隧道服役状态参数与预设参数标准进行对比，获得沉管隧道接头服役状态评估结果；根据沉管隧道接头服役状态评估结果对沉管隧道进行安全预警。
12.结合第六种可实现方式，在第七种可实现方式中，预设参数标准包括gina止水带参数标准、混凝土剪力键参数标准和钢剪力键参数标准；
13.结合第七种可实现方式，在第八种可实现方式中，gina止水带参数标准通过以下方式获取：获取接头初始量和接头初始压缩后平均高度；将接头初始量与接头初始压缩后平均高度的差值确定为接头初始压缩量；根据gina止水带压缩变形曲线获取接头最大压缩量；根据gina止水带最小水密性压缩量曲线获取接头最小压缩量；根据接头初始压缩量、接头最大压缩量和接头最小压缩量确定gina止水带的张合压缩量标准。
14.另一方面，本发明提供了一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统。
15.在第九种可实现方式中，一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统，包括：监测仪器，用于获取沉管接头位移监测数据，并将沉管接头位移监测数据传输给终端服务器；监测仪器包括单点式位移计、三向位移计、测量机器人和靶向监测机器人；终端服务器，用于将沉管接头位移监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得沉管隧道服役状态参数；并根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警。
16.结合第九种可实现方式，在第十种可实现方式中，一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统还包括：在沉管隧道内通过自建局域网络进行数据传输工作；在沉管隧道外通过运营商公共无线网络进行数据传输工作。
17.由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：将沉管接头位移监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得沉管隧道服役状态参数，再根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警。相比现有技术中直接将沉管隧道监测数据简单处理后与阀值进行比较来预警，本发明通过沉管隧道服役状态评估模型获得隧道服役状态参数，再根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警，准确率更高。同时，通过实时获取沉管隧道服役状态参数，进而能够了解沉管隧道实时服役状态，实现对沉管隧道的实时监测预警，降低了沉管隧道的安全隐患。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
19.图1为本发明实施例提供的一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法的示意图；
20.图2为本发明实施例提供的一种空间直角坐标系的示意图；
21.图3为本发明实施例提供的一种沉管隧道接头监测点的布设示意图；
22.图4为本发明实施例提供的一种gina止水带的变形参数的提取点示意图；
23.图5为本发明实施例提供的一种剪力键的剪切变形量的提取示意图；
24.图6为本发明实施例提供的一种gina止水带压缩变形曲线图；
25.图7为本发明实施例提供的一种gina止水带最小水密性压缩量曲线；
26.图8为本发明实施例提供的一种基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统的示意图。
27.附图标记：
28.1-监测仪器，2-终端服务器。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
30.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
31.结合图1所示，基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警方法，包括：
32.步骤s01、获取沉管接头位移监测数据；
33.步骤s02、将沉管接头位移监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得沉管隧道服役状态参数；
34.步骤s03、根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警。
35.这样，将沉管接头位移监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得沉管隧道服役状态参数，再根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警。相比现有技术中直接将沉管隧道监测数据简单处理后与阀值进行比较来预警，本发明通过沉管隧道服役状态评估模型获得隧道服役状态参数，再根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警，准确率更高。同时，通过实时获取沉管隧道服役状态参数，进而能够了解沉管隧道实时服役状态，实现对沉管隧道的实时监测预警，降低了沉管隧道的安全隐患。
36.可选地，沉管隧道服役状态评估模型通过以下方式构建：根据两个接头管节的相对位移和相对偏转确定若干个工况；获取各工况下的gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数；根据相对位移、相对偏转、gina止水带参数、混凝土剪力键参数和钢剪力键参数构建数据库；根据数据库获取沉管隧道服役状态评估模型。
37.可选地，根据两个接头管节的相对位移和相对偏转确定若干个工况，包括：根据两个接头管节的相对位移和相对偏转确定出多个自由度方向的变形作用，确定各自由度方向的变形作用的梯度值、最大值和最小值；根据各自由度方向的变形作用的梯度值、最大值和最小值确定出若干个工况。
38.结合图2所示，在一些实施例中，管节1和管节2连接，以管节1为基准，沿沉管隧道轴向为x轴方向，沉管隧道横截面水平方向为y轴方向，隧道横截面竖向为z轴方向，建立空间直角坐标系。将两个管节x方向上的相对位移确定为张合压缩量d
x
，即x方向上的第一变
形作用；将两个管节y方向上的相对位移确定为水平错动dy，即y方向上的第一变形作用；将两个管节z方向上的相对位移确定竖向错动dz，即z方向上的第一变形作用；将两个管节x方向上的相对偏转确定为扭转r
x
，即x方向上的第二变形作用；将两个管节y方向上的相对偏转确定为竖向弯曲ry，即y方向上的第二变形作用；将两个管节z方向上的相对偏转确定为水平弯曲rz，即z方向上的第二变形作用。将各自由度方向的六个变形作用张合压缩量d
x
、水平错动dy、竖向错动dz、竖向弯曲ry、水平弯曲rz、扭转r
x
中的一种或多种进行组合，获得若干个工况。
39.在一些实施例中，在设计各种工况时，结合现状特点和评估精度确定各自由度方向的变形作用的梯度值。张合压缩量d
x
梯度小于或等于10mm，同时结合gina止水带强度极限确定张合压缩量d
x
的最大值为180mm，结合gina止水带防水需求确定张合压缩量d
x
的最小值为100mm。水平错动dy、竖向错动dz梯度值小于或等于1mm，同时结合水压与竖向剪力键强度极限确定水平错动dy、竖向错动dz的最大值均为12mm。竖向弯曲ry梯度小于或等于0.0002rad，同时结合gina止水带、剪力键强度与变形要求综合确定竖向弯曲ry最大值为0.0012rad。水平弯曲rz、扭转r
x
梯度均小于或等于0.0005rad，同时结合gina止水带与剪力键强度与变形要求综合确定水平弯曲rz、扭转r
x
梯度的最大值分别为0.0050rad、0.0050rad。
40.在一些实施例中，将d
x
、dy、dz、r
x
、ry、rz作为因素变量，表1为因素取值范围的示例表，结合表1所示，张合压缩量d
x
的梯度为5mm，张合压缩量d
x
的最大值为180mm，最小值为100mm。水平错动dy、竖向错动dz的梯度为1mm，水平错动dy、竖向错动dz最大值为15mm。竖向弯曲ry梯度为0.0001rad，竖向弯曲ry最大值为0.0012rad，最小值为0。水平弯曲rz、扭转r
x
的梯度为0.0005rad，水平弯曲rz、扭转r
x
梯度最大值分别为0.0050rad、0.0060rad。
41.表1为因素取值范围的示例表
[0042][0043][0044]
在一些实施例中，单一变形作用下，如两接头管节发生x轴方向上的变形作用时，其它因素dy、dz、r
x
、ry、rz则按照评估对象目前实际变形情况确定。采用控制变量法形式考虑
单一因素变量，张合压缩量d
x
采用沉管隧道安装完成后接头压缩量平均值。表2为单一因素控制变量工况表，如表2所示，张合压缩量处于100mm到180mm之间时，其他因素均为0；在水平错动处于1mm到15mm之间时，张合压缩量为实测量，其他因素为0；在竖向错动处于1mm到15mm之间时，张合压缩量为实测量，其他因素为0；在竖向弯曲处于0.001rad到0.012rad之间时，张合压缩量为实测量，其他因素为0；在水平弯曲处于0.0005rad到0.005rad之间时，张合压缩量为实测量，其他因素为0；在扭转处于0.0005rad到0.006rad之间时，张合压缩量为实测量，其他因素为0。
[0045]
表2单一因素控制变量工况表
[0046]
[0047]
[0048][0049]
在一些实施中，不同因素综合作用下，由于工况过多，采用部分因素梯度增加 正交试验设计的方式进行工况设计，为便于正交表设计，梯度增加后，单因素水平数不宜大于10；张合压缩量d
x
/mm、水平错动dy/mm竖向错动dz/mm因素由于过多，采用梯度倍增。表3为多因素正交试验工况表。如表3所示，张合压缩量的梯度为10mm、水平错动和竖向错动的梯度均为2mm，由于水平错动和竖向错动倍增至16mm后超过了此因素最大水平，故正交试验表设计时，水平错动与竖向错动的最大值由16mm改为15mm。竖向弯曲的梯度为0.002rad，水平弯曲和扭转的梯度分别为0.0001rad。
[0050]
表3为多因素正交试验工况表
[0051]
[0052]
[0053][0054]
可选地，各工况还包括：沉管隧道结构类型、接头类型、止水带类型、结构坡度、地基条件、覆土条件、水压与回淤条件。
[0055]
在一些实施例中，沉管隧道结构类型、接头类型、止水带类型、结构坡度、地基条件、覆土条件、水压与回淤条件等相关参数根据工程实际情况进行取定。
[0056]
可选地，获取各工况下的gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数包括：根据有限元软件建立两相邻关节的接头构造仿真计算模型，将各工况输入仿真计算模型，获得gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数。
[0057]
在一些实施例中，采用ansys、abaqus、midas等有限元软件，建立两相临管节的接头构造仿真计算模型，根据仿真计算模型对不同工况对应接头变形状态下的沉管隧道结构受力特性进行计算分析，获得仿真结果，仿真结果包括gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数。接头构造力学参数与尺寸参数根据工程实际材料与位置情况取定，对于接头非线性力学参数，在获取困难时，进行一定的线性简化。这样，采用数值模拟方法开展不同变形模式下沉管隧道结构力学特性分析，结合多个自由度方向的6个单一变形作用和6个变形作用的组合工况，开展计算分析得出接头关键部位力学特性，提高了数据库中样本的完整性，从而提高了沉管隧道服役状态评估模型的精度。
[0058]
可选地，gina止水带参数包括gina止水带的变形参数，gina止水带的变形参数包括gina止水带张合压缩量。混凝土剪力键参数包括混凝土剪力键的变形参数和应力参数，混凝土剪力键的变形参数包括混凝土剪力键的剪切变形量，应力参数包括混凝土剪力键的主拉应力、主压应力、主剪应力。钢剪力键参数包括钢剪力键的变形参数和应力参数，钢剪力键的变形参数包括钢剪力键的剪切变形量，应力参数包括钢剪力键的主拉应力、主压应力、主剪应力。
[0059]
可选地，根据两个接头管节的相对位移和相对偏转确定若干个工况之后还包括：获取各工况下的omiga止水带参数，并根据各工况下的omiga止水带参数、gina止水带参数、
混凝土剪力键参数、钢剪力键参数构建数据库，根据数据库获取沉管隧道服役状态评估模型。
[0060]
可选地，根据数据库获取沉管隧道服役状态评估模型，包括：从数据库中提取训练集；训练集包括沉管接头位移监测训练样本和沉管隧道服役状态参数训练标签；沉管接头位移监测训练样本包括两个接头管节的相对位移和相对偏转；沉管隧道服役状态参数训练标签包括gina止水带参数、混凝土剪力键参数、钢剪力键参数；将沉管接头位移监测训练样本和沉管隧道服役状态参数训练标签输入神经网络进行迭代训练，获得沉管隧道服役状态评估模型。
[0061]
在一些实施例中，沉管接头位移监测训练样本包括若干个沉管隧道接头监测点对应的沉管接头位移监测数据。结合图3所示，分别对沉管隧道接头的x轴向进行变形监测，x、z轴向进行变形监测，y、z轴向进行变形监测，每个方向的测点大于或等于2个。相比应变监测数据，相对位移监测数据更加直观，更加可靠，从而使得沉管隧道服役状态评估模型的精度更高。
[0062]
在一些实施例中，图4为gina止水带的变形参数的提取点示意图，如图4所示，圆点为gina止水带变形参数的提取点。gina止水带张合压缩量取定时，为保证数据代表性，数据提取的部位宜覆盖所有角点和中点。图5为剪力键的剪切变形量的提取示意图，如图5所示，白色方块为管节结构，灰色方块为剪力键，管节结构和剪力键的相连侧为剪力键根部，剪力键远离管节结构的一侧为自由侧。剪力键根部与自由侧之间的竖直距离为相对剪切变形量。混凝土剪力键和钢剪力键的剪切变形量测量采用多代表值形式，每个代表值为剪力键根部与自由侧的相对剪切变形值，应用时，可根据需求取定预设数量的代表值。
[0063]
可选地，沉管隧道服役状态参数训练标签包括：gina止水带张合压缩量、混凝土剪力键的剪切变形量、主拉应力、主压应力和主剪应力，以及钢剪力键的剪切变形量、主拉应力、主压应力和主剪应力。
[0064]
可选地，迭代停止条件为沉管隧道服役状态评估模型的误差处于预设范围内。
[0065]
在一些实施例中，沉管隧道服役状态评估模型的训练步骤如下：
[0066]
步骤s11、构建三层神经网络模型，确定三层神经网络的神经元个数为m，误差阀值为e，学习率为l，采用激活函数sigmoid作为各节点的传递函数；初始化神经网络中各神经元节点的权重w和偏置b；三层神经网络包括输入层、隐藏层和输出层。
[0067]
步骤s12、从数据库中提取训练集，将训练集中的沉管接头位移监测训练样本和沉管隧道服役状态参数训练标签输入三层神经网络模型进行迭代训练。
[0068]
步骤s13、从数据库中提取输入数据集和输出数据集。输入数据集包括沉管接头位移监测验证数据；输出数据集包括沉管隧道服役状态参数验证数据；将输入数据集输入训练后的三层神经网络模型中，获得模型的模拟输出结果。
[0069]
步骤s14、计算输出数据集和模拟输出结果的差值绝对值，将差值绝对值确定为模型的误差，在模型的误差err小于误差阀值e的情况下，迭代停止，将训练后的三层神经网络模型确定为最优的沉管隧道服役状态评估模型，否则，执行步骤s15。
[0070]
步骤s15、根据误差函数loss和学习率更新网络各神经元的权重和偏置，返回步骤s12。
[0071]
可选地，获取沉管接头位移监测数据包括：对中管廓的上部、中部和下部，以及行
车道的上部、中部和下部进行监测，获得沉管接头位移监测数据。
[0072]
在一些实施例中，从沉管隧道服役状态评价需求出发，根据数据的代表性、冗余性和可操作性对监测点进行布设。在满足最低数据需求的基础上，为实现更好的监测预警效果，各方向的位移监测点位大于或等于4个，且布设的监测点不在同一水平线上。监测点的位置包括中管廓的上部、中部和下部，以及行车道的上部、中部和下部，从而能够全面地反应沉管隧道接头变形状态。实际应用时布设的监测点位置和监测方向与模型训练时的监测点位置和监测方向相同，以便进行沉管隧道服役状态运态推演。
[0073]
可选地，根据数据库获取沉管隧道服役状态评估模型，还包括：获取若干个非训练集样本对应的监测点的监测数据，将该监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得模型输出结果，根据该监测数据的仿真结果对模拟输出结果进行修正，将该监测数据和修正后的模拟输出结果分别作为沉管隧道服役状态评估模型的训练样本和训练标签，对沉管隧道服役状态评估模型进行动态训练。
[0074]
在一些实施例中，在实际应用过程中，将非训练集对应监测点的gina止水带的变形参数、混凝土剪力键的变形参数和应力参数、钢剪力键的变形参数和应力参数，基于非训练集对应监测点的监测数据的仿真结果进行修正，再将该监测数据和修正后的模拟输出结果分别作为沉管隧道服役状态评估模型的训练样本和训练标签，对沉管隧道服役状态评估模型进行动态训练，从而实现沉管隧道服役状态评估模型的自学习、自进步和动态优化。
[0075]
可选地，根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警，包括：将沉管隧道服役状态参数与预设参数标准进行对比，获得沉管隧道接头服役状态评估结果；根据沉管隧道接头服役状态评估结果对沉管隧道进行安全预警。
[0076]
可选地，预设参数标准包括gina止水带参数标准、混凝土剪力键参数标准和钢剪力键参数标准。
[0077]
可选地，将沉管隧道服役状态参数与预设参数标准进行对比，获得沉管隧道接头服役状态评估结果，包括：将沉管隧道服役状态参数分别与gina止水带参数标准、混凝土剪力键参数标准和钢剪力键参数标准进行对比，获得gina止水带的技术状况值、混凝土剪力键的技术状况值和钢剪力键的技术状况值，将gina止水带的技术状况值、混凝土剪力键的技术状况值和钢剪力键的技术状况值输入预设的分析模版进行综合分析，获得沉管隧道接头服役状态评估结果。
[0078]
可选地，根据沉管隧道接头服役状态评估结果对沉管隧道进行安全预警，包括：在沉管隧道接头服役状态评估结果满足预设的预警触发条件的情况下，对沉管隧道进行安全预警。
[0079]
可选地，gina止水带参数标准通过以下方式获取：获取接头初始量和接头初始压缩后平均高度；将接头初始量与接头初始压缩后平均高度的差值确定为接头初始压缩量；根据gina止水带压缩变形曲线获取接头最大压缩量；根据gina止水带最小水密性压缩量曲线获取接头最小压缩量；根据接头初始压缩量、接头最大压缩量和接头最小压缩量确定gina止水带的张合压缩量标准。
[0080]
在一些实施例里，根据gina止水带说明书获得接头初始量，测量得到接头初始压缩后平均高度，将接头初始量减去接头初始压缩后平均高度的差确定为接头初始压缩量。例如，初始压缩后平均高度为230mm，无压力条件下接头初始量为370mm，则接头初始压缩量
为140mm。
[0081]
在一些实施例中，对gina止水带进行最大压缩量和最小压缩量双重控制。gina止水带的最大压缩量为gina止水带结构破坏量，根据gina止水带的压缩变形曲线和120后的压缩变形曲线确定gina止水带的最大压缩量。根据gina止水带说明书获得如图6所示的gina止水带压缩变形曲线图，在图6中，横坐标为压缩量，纵坐标为压力，实线为gina止水带的压缩变形曲线，虚线为gina止水带120后的压缩变形曲线，由图6可知最大压缩变形为190mm，则gina止水带的最大压缩量为190mm。gina止水带的最小压缩量为gina止水带防水需求量，主要受gina止水带材料与结构控制。根据gina止水带压缩变形曲线和gina止水带最小水密性压缩量曲线确定gina止水带的最小压缩量。最小压缩变形由防水高度确定，若水头高度为30m，水压即为3bar。根据gina止水带说明书获得如图7所示的gina止水带最小水密性压缩量曲线，在图7中，点划线为gina止水带的最小水密性压缩量曲线，虚线为gina止水带120后的最小水密性压缩量曲线，隧道埋深水头高度，即水压为y轴，对应的最小的压缩量为x轴。由图7可知，在已知y轴为5kn/m的情况下，直接画一条水平线，对应的x值为50mm，即为最小压缩量，则120年防水最小压缩量最小值约为50mm。
[0082]
可选地，根据接头初始压缩量、接头最大压缩量和接头最小压缩量确定gina止水带的张合压缩量标准，包括：将接头初始压缩量与接头最小压缩量的中值、接头初始压缩量与接头最大压缩量的中值作为执行控制量，根据执行控制量将压缩量等分，获得gina止水带的张合压缩量标准。
[0083]
在一些实施例中，gina止水带的接头最小压缩量为50mm，接头初始压缩量为140mm，接头最大压缩量为190mm，将接头初始压缩量与接头最小压缩量的中值、接头初始压缩量与接头最大压缩量的中值作为执行控制量。根据执行控制量对压缩量进行等分。将两个执行控制量范围外，即《95或》165的压缩量确定为一个等级；将两个执行控制量范围内的压缩量，即为95mm≤压缩量≤165mm，4等分，每一份为17.5，将两个执行控制量范围内最中间的一等分确定为一个等级；分别取最中间一等分的两边各一部分组成三份17.5，每份的压缩量确定为一个等级，最终获得如表4所示的gina止水带参数标准的示例表。表4中，gina止水带的技术状况值0对应的压缩量为128.75～146.25；gina止水带的技术状况值2对应的压缩量为106.25～117.5或152.5～158.75；gina止水带的技术状况值4对应的压缩量为《95或》165。
[0084]
表4为gina止水带参数标准的示例表
[0085][0086]
[0087]
在一些实施例中，混凝土剪力键最大变形量为设计值，或将最大剪切变形8mm作为控制标准，剪力键最大变形量不包括剪力键间空隙。混凝土剪力键主拉应力、主压应力、主剪应力的设计值根据混凝土类型，查阅《混凝土结构设计规范》获得。将混凝土剪力键主拉应力、主压应力、主剪应力的2/3设计值作为设计值作用的边界点，将小于边界点的数确定为同一个标准，将大于设计值的书确定为同一个标准，将边界点与设计值之间的数进行3等分后，获得如表5所示的混凝土剪力键参数标准的示例表。如表5所示，f
td
为主拉应力的设计值，f
cd
为主压应力的设计值，τ为主剪应力的设计值。混凝土剪力键的技术状况值为0，对应的混凝土剪力键的剪切变形量为0，对应的混凝土剪力键的主拉应力《2/3f
td
，主压应力《2/3f
cd
、主剪应力2/3τ；混凝土剪力键的技术状况值为2，对应的混凝土剪力键的剪切变形量为2～4mm，对应的混凝土剪力键的主拉应力的范围为7/9f
td
～8/9f
td
，主压应力的范围为7/9f
cd
～8/9f
cd
、主剪应力的范围为7/9τ～8/9τ。
[0088]
表5为混凝土剪力键参数标准的示例表
[0089][0090][0091]
在一些实施例中，钢剪力键最大变形量为设计值，或将最大剪切变形8mm作为控制标准，剪力键最大变形量不包括剪力键间空隙。钢剪力键主拉应力、主压应力、主剪应力的设计值根据混凝土类型，查阅《混凝土结构设计规范》获得。将钢剪力键主拉应力、主压应力、主剪应力的2/3设计值作为设计值作用的边界点，将小于边界点的数确定为同一个标准，将大于设计值的书确定为同一个标准，将边界点与设计值之间的数进行3等分后，获得如表6所示的钢剪力键参数标准的示例表。如表6所示，f
std
为钢剪力键的主拉应力的设计值，f
scd
为钢剪力键的主压应力的设计值，τs为钢剪力键的主剪应力的设计值。钢剪力键的技术状况值为0，对应的钢剪力键的剪切变形量为0，对应的钢剪力键的主拉应力《2/3f
std
，主压应力《2/3f
scd
、主剪应力2/3τs；钢剪力键的技术状况值为2，对应的钢剪力键的剪切变形量为2mm～4mm，对应的钢剪力键的主拉应力的范围为7/9f
std
～8/9f
std
，主压应力的范围为7/9f
scd
～8/9f
scd
、主剪应力的范围为7/9τs～8/9τs。
[0092]
表6为钢剪力键参数标准的示例表
[0093][0094]
结合图8所示，在一些实施例中，基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统，包括：监测仪器1和终端服务器2；监测仪器，用于获取沉管接头位移监测数据，并将沉管接头位移监测数据传输给终端服务器；监测仪器包括单点式位移计、三向位移计、测量机器人和靶向监测机器人；终端服务器，用于将沉管接头位移监测数据输入沉管隧道服役状态评估模型，获得沉管隧道服役状态参数；并根据沉管隧道服役状态参数进行沉管隧道安全预警。
[0095]
在一些实施例中，基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统采用数据库构建、智能神经网络训练、服役状态在线感知、评价标准可靠获取、评估预警一体化集成，结合沉管隧道服役状态参数，推演分析沉管隧道整体服役特性，评估运营安全状态，实现了沉管隧道在线感知、评估和预警，提高了运营保障能力。
[0096]
在一些实施例中，沉管接头位移监测数据可从健康监测系统获取，若既有健康监测系统不能满足评估要求时，则需进行补充监测数据。通过监测仪器获取沉管接头位移监测数据，监测仪器包括单点式位移计、三向位移计、测量机器人、靶向监测机器人等。其中，单点式位移计可用于测量单个方向的相对变形，如d
x
、dy、dz，采用单向位移计测量dy、dz时同样需要搭立支架，单点式位移计一般仅用于监测沉管隧道接头d
x
方向相对位移。三点位移计用于监测单点三个平动自由度，在相同目标情况下，优先使用三点三移计以减少仪器埋设工作量与仪器空间占用。测量机器人可进行视场内多点位多方向相对变形监测，由于其基于全站仪原理，单台机器成本极高，对于数据连续性要求不高时，可配合人工挪动、一机多用。对于靶向监测机器人，采用光学方法监测视场内多点位多方向相对变形，成本与点式监测方法相近，不需净空占用，可在沉管隧道监测中优先使用。
[0097]
在一些实施例中，基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统利用数据库对智能神经网络进行训练，获得沉管隧道服役状态评估模型。将现场接头位移实测结果带入沉管隧道服役状态评估模型中，输出gina止水带张合压缩量，混凝土剪力键的剪切变形量、主拉应力、主压应力、主剪应力，钢剪力键的剪切变形量、主拉应力、主压应力、主剪应力，将模型输出结果与对应的参数标准进行对比，得到gina止水带、钢剪力键、混凝土剪力键各点位接头的技术状况值，将各部位与各结构最不利值作为接头技术状况的代表值，对各接头技术状况的代表值进行分析得到沉管隧道接头服役状态评估结果。最不利值即为结构技术
状态最差的值。即取各部位与各结构中所有评估对象中的最差值作为接头技术状况的代表值。
[0098]
可选地，基于接头变形监测的沉管隧道服役状态预警系统还包括：在沉管隧道内通过自建局域网络进行数据传输工作；在沉管隧道外通过运营商公共无线网络进行数据传输工作。
[0099]
在一些实施例中，对于运营隧道，优先采用运营商公共网络进行数据无线传输；对于数据保密要求高的工程，或运营商公共网络的隧道工程，可搭设专用无线网或有线网进行数据传输。自组网时，由于隧道环境的特殊性，隧道内使用低功耗、易组网的zigbee无线网路通讯技术自建局域网络，并通过自建局域网进行数据传输工作，隧道内较远程采用rf数据传输技术进行数据传输，隧道外采用运营商公共无线网络将数据传输至远端的终端服务器。
[0100]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。