【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程领域，特别是针对预制管桩连接节点的智能监测技术，具体是一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统及方法。
技术介绍
1、预制管桩作为一种高效、经济的桩基础形式，具有节能减耗、绿色环保、节约资金和施工快速等优点，是现代土木工程中常用的基础形式，其施工质量和长期稳定性直接关系到整个工程的安全性，随着城市化进程的加快，桩基础在房屋建筑、桥梁、基坑、港口码头、水利工程、高速公路、铁路、隧道、防震减灾等建设工程中有着广泛应用，同时预制管桩技术的不断创新与发展对于保障工程质量、提升建设效率具有重要意义。
2、现有技术存在的不足：
3、在实际施工过程中，预制管桩的连接节点往往成为薄弱环节，其受力状态和姿态变化难以实时监测，给施工质量控制带来挑战，传统的监测方法依赖于人工检测和经验判断，不仅效率低下，且难以保证数据的准确性和实时性。随着装配式桥梁的大力推广和大跨径桥梁建造技术的不断进步，高强预制管桩开始在软土、沿海地区体现出明显优势，并且向着超长、大直径方向发展。随着桩基的长度和直径增加，桩锤冲击力增大，打设难度将提高。大直径高强预制管桩在打设过程中容易出现桩身断裂、桩顶破碎、承载力低、上浮、倾斜、偏位等多种问题，不仅引起工程质量事故发生，且导致成桩率得不到控制。
4、针对上述问题，本专利技术提出一种解决方案。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统及方法，通过提前在桩身对
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，包括如下步骤智能感知模块，用于在桩身对应位置埋设智能感知传感器，所述传感器，用于精确感知连接节点的应变和倾斜角度；数据采集模块，用于从传感器中采集数据，所述数据采集模块采用高精度数据采集卡，并通过内置的数据传输协议将数据传输至数据处理与分析模块；处理与分析模块，用于对采集到的数据进行滤波处理，通过内置算法计算连接节点处的轴力、弯矩和倾斜角度，与预设参数值进行对比，进行稳定性验算和预判桩身情况；反馈与预警模块，用于根据处理与分析模块的计算结果生成实时反馈信号，并通过移动设备向施工人员展示，并根据预设的安全阈值进行报警
3、在一个优选的实施方式中，所述智能感知模块的传感器安装方法如下：智能感知模块，包括上、下端板固定连接在外圆环板的上、下端，内圆环板同轴心地安装在外圆环板的内部；上、下连接插管分别固定插装于上端板的上安装孔中和下端板的下安装孔中，四个应变和倾角传感器环向均匀地分布在外圆环板的内侧表面上。
4、在一个优选的实施方式中，所述传感器感知过程如下：用于精确感知连接节点处的应变变化和倾斜角度，并为数据采集模块提供基础数据。
5、在一个优选的实施方式中，所述分析与处理模块的实现过程如下：用于对采集到的数据进行分析，并进行滤波和异常值剔除处理；通过内置算法计算预制管桩连接节点处的轴力、弯矩和倾斜角度，与预设参数值进行对比，进行基坑整体稳定性验算；根据稳定性验算结果预判桩身情况，检测桩身缺陷位置、桩身完整性。
6、在一个优选的实施方式中，所述基坑整体稳定验算的步骤具体如下：对基坑周围土体进行三轴试验获得土体的抗剪强度，即抗侧力矩；根据项目施工图纸，获取基坑所在位置，确认土体有效作用的深度，所述土体有效作用的深度为基坑周围土体的中深度，即土体的有效抗力作用深度；通过单桩静载试验对待测管桩逐级递增施加载荷，记录管桩出现裂纹与弯曲时的承载力，得到预制管桩的单桩承载力；桩基穿透深度，直到接触到具有足够承载力的土层为止，记录此时的桩基穿透深度，即管桩的有效承载深度；所述具有足够承载力的土层是在对管桩施加到预设的最大承载力时不在下陷时的土层；将上述土体的抗侧力、土体的有效抗力作用深度、预制管桩的单桩承载力和管桩的有效承载深度输入预设的抗侧力矩公式进行输出，得到抗侧力矩；获取预制管桩的外部荷载和基坑上方建筑物的重心高度，若荷载是分布式的，则通过积分计算荷载的合力作用高度，得到荷载的作用高度；根据外部荷载和荷载的作用高度相乘得到驱动力矩；将所述抗侧力矩与驱动力矩相除，得到一个基坑整体稳定数值；进一步通过传感器反馈数据引起的抗力和驱动力变化对基坑整体稳定数值的精确度提高。
7、一种预制管桩连接节点机构性状智能感知方法，包括以下步骤：在桩身对应位置埋设智能感知传感器，所述传感器用于精确感知连接节点的应变和倾斜角度；从传感器中采集数据，所述数据采集模块采用高精度数据采集卡，并通过内置的数据传输协议将数据传输至数据处理与分析模块；对采集到的数据进行滤波处理，通过内置算法计算连接节点处的轴力、弯矩和倾斜角度，与预设参数值进行对比，进行稳定性验算和预判桩身情况；根据处理与分析模块的计算结果生成实时反馈信号，并通过移动设备向施工人员展示，并根据预设的安全阈值进行报警。
8、本专利技术一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统及方法的技术效果和优点：
9、1.本专利技术通过提前在桩身对应位置埋设智能感知接头，在基桩静载检测的过程中，同步进行对应位置的应力测试，了解桩身范围内的受力分布，并推算桩土作用情况，实时采集数据；将采集得到的数据上传至数据处理模块，通过内置算法计算预制管桩连接节点处的轴力、弯矩和倾斜角度，提前预判桩身情况，是否会出现桩身断裂、桩顶破碎、承载力低、上浮、倾斜、偏位等问题，可以实时反馈指导施工过程，确保施工质量和安全。
10、2.本专利技术通过采用高精度数据采集卡和内置算法进行数据处理与分析，提高了监测数据的精度和可靠性。同时，通过数据滤波和异常值剔除处理，进一步提升了数据质量。而后将数据处理模块的计算结果生成实时反馈信号，并通过显示屏或移动设备等方式向施工人员展示，同时根据预设的安全阈值进行预警和报警，以期对可能发生的桩身断裂、桩顶破碎等完整性不足的桩基进行补桩或对缺陷管桩的破损位置进行修复，使其达到需要的承载力，从而使得施工人员能够及时调整施工方案和优化施工参数，提高施工效率并降低安全事故风险。
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1.一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述智能感知模块的传感器安装方法如下：
3.根据权利要求2所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述传感器感知过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述分析与处理模块的实现过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述基坑整体稳定验算的步骤具体如下：
6.根据权利要求5所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述基坑整体稳定验算的公式具体如下：
7.根据权利要求5所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述预判桩桩身完整性具体公式如下：
8.根据权利要求5所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述判定桩身缺陷位置具体判定公式如下：
9.根据权利要求8所述的
10.一种预制管桩连接节点机构性状智能感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述智能感知模块的传感器安装方法如下：
3.根据权利要求2所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述传感器感知过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述分析与处理模块的实现过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种预制管桩连接节点机构性状智能感知系统，其特征在于，所述基坑整体稳定验算的步骤具体如下：
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄珂，李艳龙，朱国伟，金子冉，李涛，吴晓鸣，胡晨，靳幸福，张金锋，汪亦显，白义汉，韩瑞祥，孙帆，刘倩，
申请(专利权)人：国网安徽众兴电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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