用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法及系统与流程

本发明涉及平转法转体连续梁施工技术，具体涉及一种用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法及系统。

背景技术

在平转法转体连续梁施工过程中，转体前称重测定结构偏心距及摩阻系数、转体后精确调整梁体姿态是确保梁体能安全、顺利转动，精确合龙的重要工序。目前称重及精调工序均采用人工操作完成，存在精度控制差、工作效率低等不足。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种响应速度快，执行效率高，自动化程度高，便于施工的用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法，实施步骤包括：

1)从转体连续梁的任意或指定开始侧作为初始侧，从初始侧开始通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁，使得千斤顶的顶力在顶力数据稳定区间内维持指定时间且一旦顶力步出稳定区间即将千斤顶锁止，获取顶力数据稳定区间中千斤顶的顶力值作为顶力稳定值p1；

2)将施加顶力的千斤顶继续缓慢卸压直至顶力完全卸载，根据卸载过程中的转体连续梁的两侧位移计输出位移数据判断转体连续梁的姿态类型：如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态则跳转执行步骤3)，如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态则跳转执行步骤4)；

3)从所述开始侧的相反侧作为初始侧，从初始侧开始通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁，使得千斤顶的顶力在顶力数据稳定区间内维持指定时间且一旦顶力步出稳定区间即将千斤顶锁止，获取顶力数据稳定区间中千斤顶的顶力值作为顶力稳定值p2，跳转执行步骤5)；

4)根据卸载全过程中的位移计输出位移、千斤顶的顶力数据确定千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间的临界点的顶力作为顶力稳定值p2，跳转执行步骤5)；

5)根据转体连续梁的姿态类型以及顶力稳定值p1、顶力稳定值p2计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ。

优选地，步骤1)中获取顶力稳定值p1以及步骤3)中获取顶力稳定值p2的详细步骤包括：

1.1)预先将千斤顶的额定顶力分为n等分，初始化变量i的值为0；

1.2)控制转体连续梁初始侧的相反侧千斤顶回落指定时间t；

1.3)通过初始侧的千斤顶向转体连续梁以当前顶力区间的下限开始持续加载顶力执行增压顶升动作，当前顶力区间为(i-1)p/n～ip/n，其中p为额定顶力；

1.4)判断初始侧的千斤顶的实时顶力pj小于当前顶力区间的上限ip/n是否成立，如果成立则继续跳转执行步骤1.3)持续加压；否则，跳转步骤1.5)；

1.5)根据转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据判断转体连续梁是否发生顶升转动，如果转体连续梁发生转动则记录千斤顶当前的顶力值作为转体连续梁在被顶升转动时的顶力稳定值p1或者顶力稳定值p2，并赋值首次顶升转动侧标记f的值为0以记录初始侧为首次顶升转动侧，跳转执行步骤2)；否则如果转体连续梁没有发生转动，则跳转执行步骤1.6)；

1.6)控制转体连续梁初始侧千斤顶回落指定时间t；

1.7)通过相反侧的千斤顶向转体连续梁以当前顶力区间的下限开始持续加载顶力执行增压顶升动作，当前顶力区间为(i-1)p/n～ip/n，其中p为额定顶力；

1.8)判断相反侧的千斤顶的实时顶力pj小于当前顶力区间的上限ip/n是否成立，如果成立则继续跳转执行步骤1.7)持续加压；否则，跳转步骤1.9)；

1.9)根据转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据判断转体连续梁是否发生顶升转动，如果转体连续梁发生转动则记录千斤顶当前的顶力值作为转体连续梁在被顶升转动时的顶力稳定值p1或者顶力稳定值p2，并赋值首次顶升转动侧标记f的值为1以记录相反侧为首次顶升转动侧，跳转执行步骤1.10)；否则如果转体连续梁没有发生转动，则将变量i加1，然后跳转执行步骤1.2)；

1.10)转动时千斤顶的顶力将在顶力数据稳定区间内维持一段时间，对实时采样数据进行动态分析，判定顶力数据稳定区间起讫点，计算稳定顶力值，一旦监测到千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间，千斤顶将持压锁止。

优选地，步骤1.5)以及步骤1.9)根据转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据判断转体连续梁是否发生顶升转动具体是指：如果转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据相对上一次的输出数据均没有发生变化，则判定转体连续梁没有发生顶升转动；如果转体连续梁一侧的位移计输出的位移数据相对上一次的输出数据增加、另一侧的位移计输出的位移数据相对上一次的输出数据减少，则判定转体连续梁没有发生顶升转动。

优选地，步骤1.10)的详细步骤包括：

1.10.1)在千斤顶的顶升过程中，动态采集转体连续梁的两侧位移计输出位移、千斤顶的顶力数据；

1.10.2)针对加载过程中采集得到的千斤顶的顶力数据，根据指定采样点数量mf划分子区间数组，m为子区间采样时长，f为油压计采集顶力数据点的采样频率；每获取一个当前的子区间压力数组则计算当前的子区间压力数组的变异系数ck+1；在采集得到指定数量个子区间数组以后，跳转执行下一步；

1.10.3)判断当前的子区间数组的变异系数ck+1大于预设的变异系数阈值s％是否成立，如果成立则跳转执行步骤1.10.4)；否则，跳转执行步骤1.10.5)；

1.10.4)判断上一个子区间数组的变异系数ck大于预设的变异系数阈值s％是否成立，如果成立则跳转执行步骤2.7)；否则，判定顶力数据退出顶力数据稳定区间，计算顶力数据稳定区间内的顶力均值p，保持千斤顶的顶力并跳转执行步骤3)；否则，跳转执行步骤2.5)；

1.10.5)将k的值加1；

1.10.6)判断新的子区间压力数组的采样区间上限大于实际采样点数j是否成立，其中mf为子区间数组中的采样点数量，j为实际采样点数，如果成立则延时m秒后跳转执行步骤1.10.6)；否则，跳转执行步骤1.10.2)；

1.10.7)计算并记录顶力数据稳定区间下限值cd。如果顶力数据稳定区间标识值保持初始状态q＝1，判定当前为首次进入顶力数据稳定区间，将kmf+1赋值至数据稳定区间下限cd；否则判定当前已稳定进入顶力数据稳定子区间，则跳转执行步骤1.10.5)。

优选地，步骤1.10.2)计算当前的子区间压力数组的变异系数ck+1的详细步骤包括：

1.10.2.1)确定当前的子区间压力数组的采样区间：区间下限采用1.10.7)计算结果，区间上限取kmf+1；

1.10.2.2)计算当前的子区间压力数组内数据的算数平均值mnx；

1.10.2.3)计算当前的子区间压力数组内数据的数据标准差sdx；

1.10.2.4)将当前的子区间压力数组内的数据标准差sdx除以数据计算算数平均值mnx，得到当前的子区间压力数组的变异系数ck+1。

优选地，步骤1.10.2.2)的详细步骤包括：针对当前的子区间压力数组内数据进行遍历求和得到求和变量sx；将求和变量sx除以当前的子区间压力数组内的采样点数量n得到当前的子区间压力数组内数据的算数平均值mnx。

优选地，步骤2)的详细步骤包括：

2.1)从顶力数据稳定区间内的顶力均值p开始以固定卸压步长δp对千斤顶的压力进行缓慢稳定的卸载，动态监测采样的压力数据，判断千斤顶当前的顶力数据pj是否为0，如果为0则跳转执行步骤3.2)；否则跳转执行步骤3.1)；

2.2)判断转体连续梁的两侧位移计在步骤3.1)中卸载前后的位移差值除以卸载前的位移得到的差值是否均大于或等于预设比例阈值，如果均大于或等于预设阈值则判定转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态；否则，判定转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态；

2.3)如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态则跳转执行步骤3)；如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态则跳转执行步骤4)。

优选地，步骤4)的详细步骤包括：

4.1)向系统写入卸载全过程中的位移计输出位移、千斤顶的顶力的采样点数据；

4.2)从卸载初始的第一个采样点(pg，εg)的下一个采样点开始遍历选择一个采样点作为当前采样点i，其中pg为第一个采样点的顶力，εg为第一个采样点的测点位移；

4.3)计算当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的线性回归相关系数平方值ri；其中，pg+i为当前采样点的顶力，εg+i为当前采样点的测点位移；

4.4)判断线性回归相关系数平方值ri大于预设的系数平方值阈值r％是否成立，如果成立则将遍历变量i的值加1，跳转执行步骤4.3)；否则，跳转执行步骤4.5)；

4.5)将当前采样点(pg+i，εg+i)的顶力pg+i作为千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间的临界点的顶力作为顶力稳定值p2，跳转执行步骤5)。

优选地，步骤4.3)中计算当前采样点(pg+i，εg+i)、第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的线性回归相关系数平方值ri的详细步骤包括：

4.3.1)获取当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点数据，并初始化求和变量sxx、sxy、syy；

4.3.2)计算当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的顶力算数平均值mnx、位移算数平均值mny；

4.3.4)从当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间下边界开始遍历采样点(pg+i，εg+i)，每遍历一个采样点(pg+i，εg+i)，则将该采样点(pg+i，εg+i)的顶力pg+i的平方累加到求和变量sxx，顶力pg+i和位移εg+i的乘积累加到求和变量sxy，位移εg+i的平方累加到求和变量syy；且在遍历完毕后跳转执行步骤4.3.5)；

4.3.5)根据式(1)计算当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的线性回归相关系数平方值ri；

式(1)中，sxx、sxy、syy分别为求和变量，mnx表示当前采样点(pg+i，εg+i)、第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的顶力算数平均值，mny表示当前采样点(pg+i，εg+i)、第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的位移算数平均值。

优选地，步骤5)的详细步骤包括：

5.1)检测转体连续梁的姿态类型，如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态则跳转执行步骤5.2)；如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态则跳转执行步骤5.3)；

5.2)根据式(2)计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ；退出；

式(2)中，e表示转体连续梁的偏心距，mf表示转体连续梁的摩擦力矩，l表示千斤顶加载点距离转体连续梁转体结构球心的水平距离，g表示转体连续梁转体结构的自重，r表示转体连续梁转体结构的球铰半径，p1为步骤1)得到的顶力稳定值，p2为步骤3)得到的顶力稳定值；

5.3)根据式(3)计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ；退出；

式(3)中，e表示转体连续梁的偏心距，mf表示转体连续梁的摩擦力矩，l表示千斤顶加载点距离转体连续梁转体结构球心的水平距离，g表示转体连续梁转体结构的自重，r表示转体连续梁转体结构的球铰半径，p1为步骤1)得到的顶力稳定值，p2为步骤4)千斤顶的顶力稳定值。

本发明还提供一种用于平转法施工的转体连续梁自动称重系统，包括液压泵、换向阀、控制器、油压计、左千斤顶、左位移计、右千斤顶、右位移计以及伺服阀，所述液压泵的输出端通过伺服阀、换向阀后分别与左千斤顶、右千斤顶的液压回路相连，所述油压计安装在换向阀的液压回路上，所述油压计、左位移计、右位移计分别与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端分别与液压泵、伺服阀以及换向阀的控制端相连，所述左位移计以及左千斤顶分别安装在转体连续梁的一侧，所述右位移计以及右千斤顶分别安装在转体连续梁的另一侧，所述控制器被编程以执行本发明用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法的步骤。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、常规测试需要人工观测位移传感器读数、油压表读数，操作随意性大，对于临界点判定不准确；本测算方法，全过程只需安装设备，传感器数据监视、采集均自动化进行；

2、常规测试需要人工采集数据后，展绘p-ε曲线，凭曲线线型主观确定临界点数值，数值确定缺乏科学依据，经验性和随意性较大，采集数据使用率较低，难以准确确定临界值；本测算方法通过严谨科学的统计学理论，对判定指标进行了统一标准的量化，极大减少了数据处理过程中的人工干预。

3、常规测试需要人工事先判定转体结构姿态类型，需要人工倒换千斤顶。本测算方法采取程控双顶，自动换边顶升，并带有结构及设备的防超载功能，设备安装完成，测试即可出具测算结果，自动化程度高。

4、常规测试为先判定姿态类型，再按类别进行测试，测试数据未能覆盖加载-卸载全过程，难以完全取得整个称重过程中的p-ε曲线(顶力-应力曲线)。本测算方法采用先测试数据后判定姿态类型，能完整获取整个称重过程中的p-ε曲线，对姿态类型的界定和对应规律的分析更全面，准确。

5、现有的自动化称重装置及方法多采用人工-自动相结合的方式，自动化装置仅完成数据采集工作，数据处理仍依赖人工，并未完全实现程序自动化控制。本测算方法及装置提供了完整的数据采集及处理方法，真正实现无人值守的自动化操作。

6、现有的自动化郑重装置多采用直接埋设压力盒或在千斤顶顶升面上安装压力传感器测量压力，但称重需用的顶力非常巨大，单侧顶力通常达到800吨以上，这将使用超大吨位的压力传感器，其造价昂贵。本装置及方法采用在泵站出口设置电子油压计，通过压力标定换算顶力，以测量低压的方式来获取高压数值，其成本低廉，适于推广。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例中第一类姿态的示意图。

图3为本发明实施例中第二类姿态的示意图。

图4为本发明实施例的系统结构示意图。

图5为本发明实施例中换边单侧顶升转体连续梁的原理示意图。

图6为本发明实施例中换边单侧顶升转体连续梁的流程示意图。

图7为本发明实施例中换边单侧顶升过程的p-ε曲线(顶力-应力曲线)。

图8为本发明实施例中寻找顶力数据稳定区间的步骤示意图。

图9为本发明实施例中得到的变异系数示意图。

图10为本发明实施例中计算变异系数的流程图。

图11为本发明实施例中算数平均值的流程图。

图12为本发明实施例中步骤2)～步骤5)的流程图。

图13为本发明实施例中两类姿态的泄压压力-应变曲线。

图14为本发明实施例中第二类姿态卸载临界点搜索示意图。

图15为本发明实施例中第二类姿态计算顶力稳定值p2的流程图。

图16为本发明实施例中线性回归相关系数平方值的计算流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法的实施步骤包括：

1)从转体连续梁的任意或指定开始侧作为初始侧，从初始侧开始通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁，使得千斤顶的顶力在顶力数据稳定区间内维持指定时间且一旦顶力步出稳定区间即将千斤顶锁止，获取顶力数据稳定区间中千斤顶的顶力值作为顶力稳定值p1；

2)将施加顶力的千斤顶继续缓慢卸压直至顶力完全卸载，根据卸载过程中的转体连续梁的两侧位移计输出位移数据判断转体连续梁的姿态类型：如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态则跳转执行步骤3)，如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态则跳转执行步骤4)；

3)从所述开始侧的相反侧作为初始侧，从初始侧开始通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁，使得千斤顶的顶力在顶力数据稳定区间内维持指定时间且一旦顶力步出稳定区间即将千斤顶锁止，获取顶力数据稳定区间中千斤顶的顶力值作为顶力稳定值p2，跳转执行步骤5)；

4)根据卸载全过程中的位移计输出位移、千斤顶的顶力数据确定千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间的临界点的顶力作为顶力稳定值p2，跳转执行步骤5)；

5)根据转体连续梁的姿态类型以及顶力稳定值p1、顶力稳定值p2计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ。

本实施例用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法通过对转体连续梁两侧的千斤顶加压以及采集数据，并通过加压过程的自动控制以及基于过程中的采集数据实现了姿态类型判断和称重计算，具有响应速度快，执行效率高，自动化程度高，便于施工的优点；本实施例步骤1)不需要判断转体连续梁的姿态类型即可直接施工，通过步骤2)根据卸载过程中的转体连续梁的两侧位移计输出位移数据判断转体连续梁的姿态类型，因此不需要通过人为和肉眼来判断转体连续梁的姿态类型，能够有效防止由于人为判断不准确导致的错误以及部分状态下难以区分姿态类型而导致的难以实施的问题；本实施例步骤1)和步骤3)中施工时从初始侧开始通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁，采用使用逐步增大的顶力换边单侧顶升，能够防止对转体连续梁施加过大的载荷而导致转体连续梁受损。

梁体称重及配重旨在通过称重确定转体结构重心同转动中心的偏心距e，利用配重调整转体结构重心位置，使之满足设计要求；亦可测定球铰面摩阻系数μ，为转体牵引力提供参考及复核。称重前卸除砂箱，清除转体连续梁的撑脚底部砂垫层及钢楔使撑脚悬空，此时转体连续梁的转体结构底部受力转换为全部由球铰支撑的工况。因转体结构偏心距e的存在，转体结构自重g将产生对球铰竖平面转动中心or点的倾覆力矩mg，球铰面摩擦力将对应产生抗倾覆力矩mf，此时转体结构将出现两种受力情况呈现两类姿态：

如图2所示，凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态：若mg≤mf，转体结构将能凭借球铰摩擦力矩保持体系平衡。宏观表现为砂箱卸除、撑脚卸荷后转体结构姿态仍保持不变，各撑脚与滑道间隙一致，撑脚在砂垫层清除后仍保持悬空状态。针对上述姿态类型，先将千斤顶置于右梁端侧上转盘下，加载顶升力p1，p1对于球铰转动中心or产生转动力矩mp1，球铰摩擦面对应产生抗力矩mf，结构自重对转动中心or产生偏心力矩mg。随着顶升力p1增加，mp1将达到球铰转动临界值，球铰开始发生微小转动。此临界状态在位移计和千斤顶压力表监测下表现为位移持续增长，压力不再上升的状态，此状态可作为判定结构达到静态临界平衡状态的依据。p1卸载后，施加顶升力p2顶升转盘另一侧(顶升另一侧旨在构造两组平衡方程以求解方程中包含的e、mf两个未知量)，按上述方法顶升左梁端侧上转盘，使结构达到静态临界平衡状态。在获取针对一侧施加的顶力稳定值p1后、针对另一侧施加的顶力稳定值p2后，即可计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ。

如图3所示，凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态：若mg＞mf，转体结构将不能凭借球铰摩擦力矩保持体系平衡，结构将绕球铰竖平面转动中心or点旋转，直至一侧撑脚落地后受到来自滑道的支反力n1支撑方能保持体系平衡。宏观表现为砂箱卸除、撑脚卸荷后转体结构向一侧倾斜，导致至少一处撑脚在砂垫层清除后落于滑道上，各撑脚与滑道间隙不一致。针对上述姿态类型，由于撑脚一侧已落于滑道上(图3示例为右侧)，因测试时需转体结构绕球铰竖平面转动中心发生微小转动，故只能在撑脚落地侧施加顶升力。测试过程中转体结构姿态存在三个阶段的变化：第一阶段：千斤顶加载之前，体系由转体结构自重g、滑道对撑脚支反力n、球铰支反力三者共同达到平衡状态，此为初始状态。第二阶段：千斤顶参与工作后，体系达到静态平衡临界点之前，结构存在发生微小转动的趋势。随着顶升力p1增大，滑道对撑脚支反力n逐渐减小，其对应力矩mn逐渐减小。此时转体结构由mp1、mf、mn、mg构成静态平衡体系，此为静态平衡欠临界状态。。第三阶段：顶升力继续增大，体系达到静态平衡状态临界点，滑道对撑脚支反力n变为0，结构开始发生微小转动。此时观测仪器的宏观表现为：千斤顶油压表读数p1不再上升，位移传感器读数持续减小。继续顶升转体结构，直至撑脚完全离开滑道并产生一定间隙后停止加载并持荷。第四阶段：缓慢卸载千斤顶压力，转体结构在mg作用下存在回落复位趋势。当压力缓慢卸载时，转体结构达到静态平衡临界状态，结构开始发生微小转动。此时观测仪器的宏观表现为：千斤顶油压表读数下降至顶力稳定值p2后，位移传感器读数变化速率加快。在步骤1)获取针对一侧施加的顶力稳定值p1、步骤4)根据卸载全过程中的位移计输出位移、千斤顶的顶力数据确定千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间的临界点的顶力作为顶力稳定值p2后，即可计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ。

如图4所示，为了实现对千斤顶的顶力(输出的液压油压力)以及转体连续梁的位移进行检测，本实施例中给转体连续梁两侧粉安装左千斤顶5、左位移计6、右千斤顶7和右位移计8，左位移计6以及左千斤顶5分别安装在转体连续梁的一侧，所述右位移计8以及右千斤顶7分别安装在转体连续梁的另一侧，控制器3的输出端分别与液压泵1以及换向阀2的控制端相连，液压泵1的输出端通过换向阀2分别与左千斤顶5、右千斤顶7的液压回路相连，油压计4安装在换向阀2的液压回路上。当梁体处于第一类姿态情况时，两侧撑脚均未落地，第一阶段顶升从任何一侧开始均可；当梁体处于第二类姿态情况时，若千斤顶顶升点位于撑脚触地的对侧，顶升时由于撑脚限制转体结构的竖向转动，千斤顶又无法辨识是否已达到转动临界压力而持续加压，此情况极易导致结构或设备损坏。如图4所示，本实施例中，步骤1)中获取顶力稳定值p1以及步骤3)中获取顶力稳定值p2均采用从初始侧开始通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁的方法，其中①②③…为单侧顶升的步骤，第i次单侧顶升的顶力区间为(i-1)p/n～ip/n，其中p为额定顶力，如果本次顶升达到区间上限值转体连续梁仍然没有发生转动(ε＝0)则换边继续顶升，其中ε7表示右侧单侧顶升时的位移，ε9表示右侧单侧顶升时的位移，通过千斤顶对转体连续梁两侧轮流使用逐步增大的顶力换边单侧顶升转体连续梁的方法的目的为实现让系统实现自动判别梁体姿态功能的同时确保结构和设备的安全，主动防止加载时过载。如图5所示，步骤1)中获取顶力稳定值p1以及步骤3)中获取顶力稳定值p2的详细步骤包括：

1.1)预先将千斤顶的额定顶力分为n等分，初始化变量i的值为0；

1.2)控制转体连续梁初始侧的相反侧千斤顶回落指定时间t；本实施例中步骤1)执行步骤1.2)时为将换向阀2的d阀进油(1)c阀出油(0)，使得左侧千斤顶回落指定时间t；

1.3)通过初始侧的千斤顶向转体连续梁以当前顶力区间的下限开始持续加载顶力执行增压顶升动作，当前顶力区间为(i-1)p/n～ip/n，其中p为额定顶力；本实施例中步骤1)执行步骤1.3)时为将换向阀2的a阀进油(1)b阀出油(0)使得左侧千斤顶顶升；

1.4)判断初始侧的千斤顶的实时顶力pj小于当前顶力区间的上限ip/n是否成立，如果成立则继续跳转执行步骤1.3)持续加压；否则，跳转步骤1.5)；

1.5)根据转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据判断转体连续梁是否发生顶升转动，如果转体连续梁发生转动则记录千斤顶当前的顶力值作为转体连续梁在被顶升转动时的顶力稳定值p1[对应步骤1)]或者顶力稳定值p2[对应步骤3)]，并赋值首次顶升转动侧标记f的值为0以记录初始侧为首次顶升转动侧，跳转执行步骤2)；否则如果转体连续梁没有发生转动，则跳转执行步骤1.6)；

1.6)控制转体连续梁初始侧千斤顶回落指定时间t；

1.7)通过相反侧的千斤顶向转体连续梁以当前顶力区间的下限开始持续加载顶力执行增压顶升动作，当前顶力区间为(i-1)p/n～ip/n，其中p为额定顶力；

1.8)判断相反侧的千斤顶的实时顶力pj小于当前顶力区间的上限ip/n是否成立，如果成立则继续跳转执行步骤1.7)持续加压；否则，跳转步骤1.9)；

1.9)根据转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据判断转体连续梁是否发生顶升转动，如果转体连续梁发生转动则记录千斤顶当前的顶力值作为转体连续梁在被顶升转动时的顶力稳定值p1[对应步骤1)]或者顶力稳定值p2[对应步骤3)]，并赋值首次顶升转动侧标记f的值为1以记录相反侧为首次顶升转动侧，跳转执行步骤1.10)；否则如果转体连续梁没有发生转动，则将变量i加1，然后跳转执行步骤1.2)；

1.10)转动时千斤顶的顶力将在顶力数据稳定区间内维持一段时间，对实时采样数据进行动态分析，判定顶力数据稳定区间起讫点，计算稳定顶力值，一旦监测到千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间，千斤顶将持压锁止。

本实施例中，步骤1.5)以及步骤1.9)根据转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据判断转体连续梁是否发生顶升转动具体是指：如果转体连续梁两侧的位移计输出的位移数据相对上一次的输出数据均没有发生变化，则判定转体连续梁没有发生顶升转动；如果转体连续梁一侧的位移计输出的位移数据相对上一次的输出数据增加、另一侧的位移计输出的位移数据相对上一次的输出数据减少，则判定转体连续梁没有发生顶升转动。参见图5，①、若：l9i+1-l9i＜0，l7i+1-l7i＞0，表明转体结构左侧已经开始向上移动，右侧开始向下移动；②、若：l9i+1-l9i＝0，l7i+1-l7i＝0，表明结构左右侧均为发生位移。其中l9i表示左侧位移计上一次输出数据，l9i+1表示左侧位移计本次输出数据，l7i+1表示右侧位移计上一次输出数据，l7i表示右侧位移计本次输出数据。步骤1)顶升过程的顶力和应力之间的数据关系如图6所示，其中ta～tb区间即为顶力数据稳定区间，在ta之前未进入顶力数据稳定区间，转体连续梁应力持续增大但尚未发生移动；在tb之后步出顶力数据稳定区间，转体连续梁另一侧支撑落地导致千斤顶的顶力猛增但该阶段位移不会再发生变化。其中ps表示顶力数据稳定区间的顶力，即顶力稳定值p1；pj表示tj时刻千斤顶的顶力值，δt＝m为采样时长。若两侧的位移传感器仍未监视到结构移动，此时表明采用1/n倍的千斤顶额定压力p无法达到使转体结构转动的临界值，故将压力倍率从1/n增加至2/n，电子换向阀执行换向动作，采用2/n倍的千斤顶额定压力p再顶升前一次一侧，如此循环左右交替顶升，压力逐级递增，直至使转体结构转动。

图7为本实施例中换边单侧顶升过程的p-ε曲线(顶力-应力曲线)，其中0～ta区间为应力增加但是转体连续梁尚未发生顶升转动，ta～tb区间即为顶力数据稳定区间(转体连续梁在此区间发生顶升转动)，tb以后区间即为转体连续梁另一侧支撑脚着地导致顶力p迅速增加。本实施例中，步骤1.10)判定顶力数据稳定区间起讫点是将在整个加载过程中实时采集p数据点综合之前采集的所有数据一起分析，通过划分子区间逐个对比变异系数评判顶升压力数据稳定性找出顶力数据稳定区间。如图8所示，步骤1.10)的详细步骤包括：

1.10.1)在千斤顶的顶升过程中，动态采集转体连续梁的两侧位移计输出位移、千斤顶的顶力数据；

1.10.2)针对加载过程中采集得到的千斤顶的顶力数据，根据指定采样点数量mf划分子区间数组，m为子区间采样时长，f为油压计采集顶力数据点的采样频率；每获取一个当前的子区间压力数组(第k+1个)则计算当前的子区间压力数组的变异系数ck+1；在采集得到指定数量个子区间数组以后，跳转执行下一步；

1.10.3)判断当前的子区间数组(第k+1个子区间数组)的变异系数ck+1大于预设的变异系数阈值s％是否成立，如果成立则跳转执行步骤1.10.4)；否则，跳转执行步骤1.10.5)；

1.10.4)判断上一个子区间数组的变异系数ck大于预设的变异系数阈值s％是否成立，如果成立则跳转执行步骤2.7)；否则，判定顶力数据退出顶力数据稳定区间，计算顶力数据稳定区间内的顶力均值p，保持千斤顶的顶力并跳转执行步骤3)；否则，跳转执行步骤2.5)；

1.10.5)将k的值加1；

1.10.6)判断新的子区间压力数组的采样区间上限大于实际采样点数j是否成立，其中mf为子区间数组中的采样点数量，j为实际采样点数，如果成立则延时m秒后跳转执行步骤1.10.6)；否则，跳转执行步骤1.10.2)；

1.10.7)计算并记录顶力数据稳定区间下限值cd。如果顶力数据稳定区间标识值保持初始状态q＝1，判定当前为首次进入顶力数据稳定区间，将kmf+1赋值至数据稳定区间下限cd；否则判定当前已稳定进入顶力数据稳定子区间，则跳转执行步骤1.10.5)。

本实施例中，得到的各个子区间数组的变异系数ck如图9所示，其中ta～tb区间即为变异系数ck小于预设的变异系数阈值s％顶力数据稳定区间。变异系数c的下标从0开始，系统并赋予c0＝100％。该值作为首次判断采样区间入口条件的引导值，并无实际意义，以确保全过程采样区间至少在3个以上。

如图10所示，步骤1.10.2)计算当前的子区间压力数组的变异系数ck+1的详细步骤包括：

1.10.2.1)确定当前的子区间压力数组的采样区间：区间下限采用1.10.7)计算结果，区间上限取kmf+1；

1.10.2.2)计算当前的子区间压力数组内数据的算数平均值mnx；

1.10.2.3)计算当前的子区间压力数组内数据的数据标准差sdx；

1.10.2.4)将当前的子区间压力数组内的数据标准差sdx除以数据计算算数平均值mnx，得到当前的子区间压力数组的变异系数ck+1。

若x为基于时间戳记点j的变量，变异系数函数计算程序单元用于实现计算变量x在时间戳记点u到v之间的变异系数，并返回其计算结果c·v(xu，xv)。程序输入接口is32具有程序输出接口os32，执行的步骤包括：采样区间初始化。u为区间下限，从写入存储设备的戳记点数值中读取；v为区间上限，n为设定的区间采样长度内包含的时间戳记点数，n＝mf。采样区间内数据算数平均值函数子模块，该函数的目的为实现计算变量x在时间戳记点u到v之间的算数平均值，并返回其计算结果mnx＝mn(xu，xv)。采样区间内数据标准差函数子模块。该函数的目的为实现计算变量x在时间戳记点u到v之间的标准差，并返回其计算结果sdx＝sd(xu，xv)。采样区间内数据变异系数函数用于实现计算变量x在时间戳记点u到v之间的变异系数，并返回其计算结果c·v(xu，xv)。通过程序输出接口os32输出结果。

如图11所示，本实施例步骤1.10.2.2)的详细步骤包括：针对当前的子区间压力数组内数据进行遍历求和得到求和变量sx；将求和变量sx除以当前的子区间压力数组内的采样点数量n得到当前的子区间压力数组内数据的算数平均值mnx。算数平均值mnx计算程序单元计算变量x在时间戳记点u到v之间的算数平均值，并返回其计算结果mnx。详细步骤包括：完成u、v及求和变量sx初始化，时间戳记点变量循环自加，实现xj在采样区间u、v内求和，并存储于变量sx中。时间戳记点变量j在函数内循环自加。求和循环继续或停止判定条件。计算采样数据点算数平均值。将计算结果mn(xu，xv)返回变量mnx。

参见图12，本实施例步骤2)的详细步骤包括：

2.1)从顶力数据稳定区间内的顶力均值p开始以固定卸压步长δp对千斤顶的压力进行缓慢稳定的卸载，动态监测采样的压力数据，判断千斤顶当前的顶力数据pj是否为0，如果为0则跳转执行步骤3.2)；否则跳转执行步骤3.1)；

2.2)判断转体连续梁的两侧位移计在步骤3.1)中卸载前后的位移差值除以卸载前的位移得到的差值是否均大于或等于预设比例阈值，如果均大于或等于预设阈值则判定转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态；否则，判定转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态；

2.3)如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态则跳转执行步骤3)；如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态则跳转执行步骤4)；

本实施例中，步骤2.1)中动态监测采样的压力数据如图13所示，参见图13可知：对于第一类姿态，mg≤mf，在卸载过程中压力-应变曲线体现的规律为完全线型的。卸载完后仅有小部分应变恢复(远远小于50％)，恢复的应变全部由转体结构的弹性变形构成。对于第二类姿态，mg＞mf，在卸载过程压力-应变曲线体现的规律为非线性。但在转体结构发生转动前，其产生的应变为纯线性的；发生转动后由于转动带来的应变参与，曲线进入非线性区，因此曲线从线性区进入非线性区可作为卸载时临界压力的判定点。卸载完后所有应变或绝大部分应变恢复(远远大于50％)。因此，本实施例中预设比例阈值具体为50％。卸压完成后，若位移传感器与测试开始的初始值相差大于50％可判定转体结构为第一类姿态；若位移传感器与测试开始的初始值相差小于50％则判定转体结构为第二类姿态。按50％分界是考虑测量误差和转体结构顶升处自身弹性变形的恢复可能导致转体结构在处于第一类姿态顶力卸载时，仍会存在小范围回落，故大幅度降低偏差下限，确保实测偏差能准确落入判定分界点，不出现误判。

参见图13，在第二类姿态的情况下，压力-应变曲线分为三个阶段：第一下降阶段：该阶段曲线按线性变化，全部由转体结构恢复的弹性变形构成。第二下降阶段：该阶段曲线由线性变化进入非线性变化，主要由转体结恢复构的弹性变形、转体结构发生竖向转动带来的应变构成，数据表现为逐渐应变速率变大。第三下降阶段：随着卸载进行，转体结构逐渐回落至初始位置，撑脚开始受力支撑转体结构，应变速率开始逐渐变小，直至回位至初始值。对于第二类姿态则逐个计算卸载时每个压力-应变坐标点至卸载起始点压力-应变数据点之间所有数据点的线性回归相关系数平方值ri，并与系统设定的临界值r％比较，如果ri≥r％则判定该计算点仍处于线性变化区间，直至ri＜r％，则该点即为卸载临界点。其原理是从卸载起点逐点向前搜索，线性区的点其线性相关系数非常高(通常大于98％)。但当非线性区的点逐渐进入搜索范围后，其必将拉低相关系数，引起相关系数变化。通过设置合理的阈值r％，逐个比较其与每个点位对应的线性相关系数，即可判定线性区临界点(如图14所示)。该算法是逐点搜索计算的，因此其程序灵敏度和精度较高，但耗时会稍长。不过因为步骤4＝是在硬件执行动作完成后进行的，因此不会增加硬件执行时的时滞性。

如图15所示，步骤4)的详细步骤包括：

4.1)向系统写入卸载全过程中的位移计输出位移、千斤顶的顶力的采样点数据；

4.2)从卸载初始的第一个采样点(pg，εg)的下一个采样点开始遍历选择一个采样点作为当前采样点i，其中pg为第一个采样点的顶力，εg为第一个采样点的测点位移；

4.3)计算当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的线性回归相关系数平方值ri；其中，pg+i为当前采样点的顶力，εg+i为当前采样点的测点位移；

4.4)判断线性回归相关系数平方值ri大于预设的系数平方值阈值r％是否成立，如果成立则将遍历变量i的值加1，跳转执行步骤4.3)；否则，跳转执行步骤4.5)；

4.5)将当前采样点(pg+i，εg+i)的顶力pg+i作为千斤顶的顶力步出顶力数据稳定区间的临界点的顶力作为顶力稳定值p2，跳转执行步骤5)。

上述步骤采用构造动态区间、对比线性相关系数、逐点搜索的方法计算卸载阶段临界压力的判定：从开始卸载时g时间戳记点的的压力-应变数据点逐点向前构造子区间，计算每个从g戳记点到g+i戳记点间所有点的线性回归相关系数平方值ri，对比其与阈值r％大小，若其大于r％，则表明子区间任处于线性区，继续往前取点构造并计算其ri+1，直至计算至ri不大于r％为止，则表明自该点开始数据点进入非线性区间，可判定为压力临界点。步骤4)模块接入口is5输入卸载全阶段的传感器数据，模块输出口os5将临界压力值输出以便进行测量成果计算。

步骤4.3)用于计算若干个点构成的点组进行线性回归时，其对应的相关性系数平方值大小，用以评价、判定该点组对于线性区间适应性的优劣，通过设定线性回归相关系数平方值阈值来作为判定点组步入或步出线性区间依据，其程序接入口is52输入卸载开始至完成的全阶段点数据，程序输出口os52将l·rx，y(g,g+i)赋值ri变量，返回ri值。ri即为从卸载开始瞬间的时间戳记点g至卸载过程中某一时间戳记点g+i之间所有数据点的线性回归相关性系数。该程序中的i为外循环变量，g为卸载开始瞬间的时间戳记值；u、v为计算区间的下、上限值。这里u还兼做了控制区间内逐个取点内循环的计数变量，用以驱动求和等过程。如图16所示，步骤4.3)中计算当前采样点(pg+i，εg+i)、第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的线性回归相关系数平方值ri的详细步骤包括：

4.3.1)获取当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点数据，并初始化求和变量sxx、sxy、syy；

4.3.2)计算当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的顶力算数平均值mnx、位移算数平均值mny；

4.3.4)从当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间下边界开始遍历采样点(pg+i，εg+i)，每遍历一个采样点(pg+i，εg+i)，则将该采样点(pg+i，εg+i)的顶力pg+i(xu)的平方累加到求和变量sxx，顶力pg+i(xu)和位移εg+i(xv)的乘积累加到求和变量sxy，位移εg+i(xv)的平方累加到求和变量syy；且在遍历完毕后跳转执行步骤4.3.5)；

4.3.5)根据式(1)计算当前采样点(pg+i，εg+i)至第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的线性回归相关系数平方值ri；

式(1)中，sxx、sxy、syy分别为求和变量，mnx表示当前采样点(pg+i，εg+i)、第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的顶力算数平均值，mny表示当前采样点(pg+i，εg+i)、第一个采样点(pg，εg)之间的所有采样点的位移算数平均值。

参见图12，步骤5)的详细步骤包括：

5.1)检测转体连续梁的姿态类型，如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩能够保持平衡的第一类姿态则跳转执行步骤5.2)；如果转体连续梁的姿态类型为凭借球铰摩擦力矩不能够保持平衡的第二类姿态则跳转执行步骤5.3)；本实施例中，标志变量z记录了转体结构姿态类型：z＝1为第一类姿态；z＝0为第二类姿态。

5.2)根据式(2)计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ；退出；

式(2)中，e表示转体连续梁的偏心距，mf表示转体连续梁的摩擦力矩，l表示千斤顶加载点距离转体连续梁转体结构球心的水平距离，g表示转体连续梁转体结构的自重，r表示转体连续梁转体结构的球铰半径，p1为步骤1)得到的顶力稳定值，p2为步骤3)得到的顶力稳定值；

5.3)根据式(3)计算转体连续梁的偏心距e和摩擦力矩mf以及摩阻力矩μ；退出；

式(3)中，e表示转体连续梁的偏心距，mf表示转体连续梁的摩擦力矩，l表示千斤顶加载点距离转体连续梁转体结构球心的水平距离，g表示转体连续梁转体结构的自重，r表示转体连续梁转体结构的球铰半径，p1为步骤1)得到的顶力稳定值，p2为步骤4)千斤顶的顶力稳定值。

参见图4，本实施例还提供一种用于平转法施工的转体连续梁自动称重系统，包括液压泵1、换向阀2、控制器3、油压计4、左千斤顶5、左位移计6、右千斤顶7、右位移计8以及伺服阀9，液压泵1的输出端通过伺服阀9、换向阀2后分别与左千斤顶5、右千斤顶7的液压回路相连，油压计4安装在换向阀2的液压回路上，油压计4、左位移计6、右位移计8分别与控制器3的输入端相连，控制器3的输出端分别与液压泵1、伺服阀9以及换向阀2的控制端相连，左位移计6以及左千斤顶5分别安装在转体连续梁的一侧，右位移计8以及右千斤顶7分别安装在转体连续梁的另一侧，控制器3被编程以执行本实施例前述用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法的步骤。在转体连续梁的梁体左右侧的上转盘承台下分别安装左千斤顶5、左位移计6、右千斤顶7和右位移计8。左千斤顶5、右千斤顶7通过液压泵1驱动。左位移计6、右位移计8均一端固定于地面，另一端连接与上转盘承台的底面。左千斤顶5、右千斤顶7通过换向阀2连接于油泵，换向阀2通过控制器3监视状态并控制阀门状态。换向阀2上设置a、b、c、d四个阀口，分别用1、0表示其启闭状态，通过不同阀口的不同启闭组合可以控制两侧千斤顶的动作方向。液压泵1上设有伺服阀9和油压计4，用以监视及控制千斤顶顶升及卸载压力。称重时，液压泵1驱动左千斤顶5或右千斤顶7顶升上转盘承台一侧，转体结构具备竖向转动趋势。当克服球铰摩擦力矩后，会发生微小转动，此可通过左位移计6、右位移计8监视并采集数据，同时千斤顶顶升压力通过油压计4监视并采集数据。卸载时通过换向阀2和伺服阀9实现稳定卸载，采集的压力及应变数据传回控制器3，通过本实施例前述用于平转法施工的转体连续梁自动称重方法分析和处理，从而自动在各个阶段实时对千斤顶动作进行控制、对梁体姿态进行判断、对数据进行分析。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。