鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中健康監(jiān)測(cè)和分析講義

鋼結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中健康監(jiān)測(cè)和分析背景

大跨鋼結(jié)構(gòu)由于其跨度大、質(zhì)量輕、造型豐富優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于大眾文化交流、體育娛樂(lè)等重要設(shè)施。并且復(fù)雜大跨鋼結(jié)構(gòu)分析理論的日趨成熟以及設(shè)計(jì)理念和構(gòu)思的更新，致使大跨鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展越來(lái)越快，結(jié)構(gòu)跨度和規(guī)模也越來(lái)越大。目前，這些新穎別致的大跨鋼結(jié)構(gòu)建筑廣泛地應(yīng)用于體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、火車站、博物館、大型停車場(chǎng)、鋼結(jié)構(gòu)廠房等各類公共建筑領(lǐng)域。背景

這些大跨鋼結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，所處環(huán)境狀況多變，發(fā)生損傷和破壞的潛在危險(xiǎn)性較大。尤其是在施工階段，其受力和變形與竣工后正常服役狀態(tài)的受力和變形有很大的不同，受施工方法和施工過(guò)程及環(huán)境變化的影響很大。若不及時(shí)關(guān)注和控制，將會(huì)帶來(lái)一定的質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懙秸w結(jié)構(gòu)。這方面的教訓(xùn)國(guó)內(nèi)外都有很多。

若在施工過(guò)程中對(duì)大跨鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線健康監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解結(jié)構(gòu)的受力變形及其它工作狀態(tài)，就能夠做到及時(shí)預(yù)警、報(bào)警，采取相應(yīng)措施排除各種危險(xiǎn)性。同時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與分析可以進(jìn)一步提高對(duì)大跨度復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，為以后的設(shè)計(jì)與施工提供寶貴的依據(jù)。另外，大跨復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大，造價(jià)也相應(yīng)較高，而安裝健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的費(fèi)用卻只占建筑總造價(jià)的極小的一部分，比起結(jié)構(gòu)日常維修和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、結(jié)構(gòu)倒塌損失以及重建資金來(lái)講，這樣的投入是非常值得的。大跨鋼結(jié)構(gòu)施工的方法和特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)施工的方法高空散裝法整體吊裝法整體提升法折疊展開(kāi)安裝法大跨鋼結(jié)構(gòu)施工的方法和特點(diǎn)1高空散裝法

將結(jié)構(gòu)的全部桿件和節(jié)點(diǎn)（或小拼單元）直接在高空設(shè)計(jì)位置總拼成整體的安裝方法稱為高空散裝法。高空散裝法分為全支架法（即滿堂腳手架）和懸挑法兩種。全支架法多用于散件拼裝，而懸挑法則多用于小拼單元在高空總拼。該施工方法不需大型起重設(shè)備，但現(xiàn)場(chǎng)及高空作業(yè)量大，同時(shí)需要大量的支架材料和設(shè)備。

高空散裝法適用于非焊接連接的各種類型的網(wǎng)架、網(wǎng)殼或桁架，拼裝的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一是各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)控制。

大跨鋼結(jié)構(gòu)施工的方法和特點(diǎn)2整體吊裝法

整體吊裝法是指將結(jié)構(gòu)在地面總拼成整體，用起重設(shè)備將其吊裝至設(shè)計(jì)標(biāo)高并固定的方法。用整體吊裝法安裝空間鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，可以就地與柱錯(cuò)位總拼或在場(chǎng)外總拼，此法一般適用于焊接連接網(wǎng)架，因此地面總拼易于保證焊接質(zhì)量和幾何尺寸的準(zhǔn)確性。其缺點(diǎn)是需要大型的起重設(shè)備，且對(duì)停機(jī)點(diǎn)的地耐力要求較高，同時(shí)會(huì)影響土建的施工作業(yè)。秦山二期核電站鋼結(jié)構(gòu)穹頂就是采用整體吊裝法進(jìn)行安裝。大跨鋼結(jié)構(gòu)施工的方法和特點(diǎn)3整體提升法

整體提升法是將結(jié)構(gòu)在地面整體拼裝后，起重設(shè)備設(shè)于結(jié)構(gòu)上方，通過(guò)吊桿將結(jié)構(gòu)提升至設(shè)計(jì)位置的施工方法。這種施工方法利用小機(jī)（如升板機(jī)、液壓滑模千斤頂?shù)龋┤喊惭b大型鋼結(jié)構(gòu)，使吊裝成本降低。其次是提升設(shè)備能力較大，提升時(shí)可將屋面板、防水層、采暖通風(fēng)及電氣設(shè)備等全部在地面施工后，然后再提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高，從而大大節(jié)省施工費(fèi)用。如上海歌劇院屋蓋工程采用整體提升的施工方法，提升質(zhì)量達(dá)6000t。大跨鋼結(jié)構(gòu)施工的方法和特點(diǎn)4折疊展開(kāi)安裝法

該方法把一個(gè)穹頂看作由徑向的拱繞豎向中軸旋轉(zhuǎn)一周而成。因此穹頂?shù)牧Ⅲw空間作用可以分解為徑向拱的作用與環(huán)向箍作用的疊加。對(duì)于桿件組成的網(wǎng)格狀網(wǎng)殼來(lái)說(shuō)，去掉部分的環(huán)向作用就是去掉一部分環(huán)向桿。這樣穹頂結(jié)構(gòu)就可以產(chǎn)生1個(gè)豎向的、且唯一的自由度。利用穹頂臨時(shí)具有的自由度，就可以把穹頂折疊起來(lái)，在接近地面的高度進(jìn)行安裝。然后利用液壓頂升和氣壓等方式把折疊的穹頂沿其僅有的一維自由度方向頂升到設(shè)計(jì)高度，完成穹頂?shù)氖┕み^(guò)程。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成健康監(jiān)測(cè)常用傳感元件簡(jiǎn)介常用監(jiān)測(cè)儀器簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述一結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成1監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)部分主要是結(jié)構(gòu)在外界激勵(lì)（包括外荷載、重力作用和溫度、地震等環(huán)境因素）作用下的內(nèi)力、變形等響應(yīng)被事先安裝在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的各種傳感器所捕獲，并將所采集的各類原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘?hào)處理系統(tǒng)。經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)再進(jìn)入診斷系統(tǒng)，為后繼的診斷部分和評(píng)估部分做充分的準(zhǔn)備。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述2診斷

診斷部分主要是首先對(duì)結(jié)構(gòu)建立模型，通過(guò)有限元模擬分析和計(jì)算，對(duì)模型進(jìn)行多次修正后獲得理論計(jì)算數(shù)據(jù)，再利用特定分析處理技術(shù)對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步地處理。結(jié)合監(jiān)測(cè)和計(jì)算數(shù)據(jù)，動(dòng)用各類手段對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置和損傷程度進(jìn)行識(shí)別。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述3評(píng)估

評(píng)估部分則主要是根據(jù)診斷部分的損傷識(shí)別結(jié)果，結(jié)合專家評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析和評(píng)價(jià)。評(píng)估結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的剩余使用年限和壽命，得出結(jié)構(gòu)的評(píng)估結(jié)論，根據(jù)結(jié)論，作出對(duì)結(jié)構(gòu)的維護(hù)或維修決策和措施。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

從系統(tǒng)構(gòu)成看，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括傳感器、數(shù)據(jù)采集與處理設(shè)備、通訊系統(tǒng)、監(jiān)控中心和報(bào)警設(shè)備，是一種在線的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括監(jiān)測(cè)、診斷和評(píng)估三部分。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述二健康監(jiān)測(cè)常用傳感元件簡(jiǎn)介1電阻應(yīng)變計(jì)1.1電阻應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)

電阻應(yīng)變計(jì)主要由敏感柵、基底、覆蓋層及引出線所組成，敏感柵用粘合劑粘在基底和覆蓋層之間。一種絲繞式應(yīng)變計(jì)的典型結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。圖2.3為對(duì)應(yīng)變計(jì)輸出信號(hào)進(jìn)行采集的靜態(tài)應(yīng)變采集箱。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述1.2電阻應(yīng)變計(jì)的工作原理

電阻應(yīng)變計(jì)是一種用途廣泛的高精度力學(xué)量傳感元件，其基本任務(wù)就是把構(gòu)件表面的變形量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸入相關(guān)的儀器儀表進(jìn)行分析。在自然界中，除超導(dǎo)外的所有物體都有電阻，不同的物體導(dǎo)電能力不同，物體電阻的大小與物體的材料性能和幾何形狀有關(guān)，正是這一特性促使了電阻應(yīng)變計(jì)的誕生。電阻應(yīng)變計(jì)由基底、敏感刪、覆蓋層、粘結(jié)劑和引出線構(gòu)成，其中敏感刪是核心部分。敏感刪可以看成為一根電阻絲，其阻值會(huì)隨著本身的長(zhǎng)度和所用材料屬性變化而變化。根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，一根圓形金屬電阻絲的電阻為R：其中：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

在外荷載或溫度作用下，電阻絲將沿軸向伸長(zhǎng)或縮短，其橫截面直徑也會(huì)相應(yīng)縮小或變大，橫截面積與直徑D相關(guān)聯(lián)，產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

式中，μ為電阻絲的泊松比，dL/L為電阻絲長(zhǎng)度變化率，若用應(yīng)變來(lái)表示，有：在長(zhǎng)度變化后，電阻值也發(fā)生了變化，其相對(duì)變化為：

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

上式中，最后結(jié)果有兩項(xiàng)，第一項(xiàng)與材料屬性有關(guān)，即電阻率產(chǎn)生變化所致；第二項(xiàng)與材料幾何尺寸有關(guān)，即電阻絲長(zhǎng)度產(chǎn)生變化所致。在一定溫度下，金屬絲的電阻變化率與其長(zhǎng)度變化率存在正比關(guān)系，有：

式中結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

被稱為電阻絲的靈敏度系數(shù)。通過(guò)上面所述可見(jiàn)：電阻絲的電阻變化率與它的軸向應(yīng)變存在一定的線性關(guān)系。遵循上述規(guī)律，尋求合適的金屬材料，其電阻變化能夠在金屬材料性能和尺寸變化中處于穩(wěn)定變化狀態(tài)，也即能夠?qū)?yīng)變信號(hào)較好地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，那么，便可用這些金屬材料來(lái)制作性能優(yōu)良的電阻應(yīng)變計(jì)。電阻應(yīng)變片常用的敏感柵材料有康銅、鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、鐵鉻鋁合金、鉑、鉑鎢合金等。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述2光纖Bragg光柵傳感器(FBG)2.1光纖Bragg光柵傳感器(FBG)工作原理

光波作為波的一種，也具有振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等特征參量。在外荷載、溫度等環(huán)境因素的作用下，光波的這些參量會(huì)產(chǎn)生間接或直接變化。而光纖正好可以作為光波的傳輸載體，因此，可以將光波參量的變化通過(guò)光纖探測(cè)到，而光波的這些參量和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力等情況又有一定的關(guān)聯(lián)性，從而獲得結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的內(nèi)力及變形等變化情況。上述部分即為光纖傳感器的基本原理，見(jiàn)圖2.4所示。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述3鋼弦應(yīng)變傳感器

鋼弦應(yīng)變傳感器也是一種測(cè)量建筑物或構(gòu)件表面應(yīng)變量的傳感器。廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)中的桁架和支撐結(jié)構(gòu)中。它以鋼弦作為傳感元件，與鋼弦頻率測(cè)定儀配合使用，實(shí)現(xiàn)其測(cè)量功能。3.1鋼弦應(yīng)變傳感器構(gòu)造及工作原理

其工作原理為：一定長(zhǎng)度的鋼弦張拉在兩個(gè)端塊之間，端塊牢固置于被測(cè)物表面，被測(cè)物的變形使得兩端塊相對(duì)移動(dòng)并導(dǎo)致鋼弦張拉變化，這種張力的變化使鋼弦諧振頻率的改變來(lái)測(cè)量結(jié)構(gòu)的變形。儀器的信號(hào)激勵(lì)與讀數(shù)通過(guò)位于靠近鋼弦的電磁線圈來(lái)完成。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

由于鋼弦的自振頻率與其長(zhǎng)度、所用材料的密度和鋼弦的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)。所以，鋼弦的自振頻率表達(dá)式可寫為：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

從上式可見(jiàn)，對(duì)于一根長(zhǎng)度和材料密度確定的鋼弦來(lái)說(shuō)，其自振頻率N只與鋼弦的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)，因此，N值自然可以表示。設(shè)計(jì)時(shí)，鋼弦周圍繞有線圈，鋼弦就相當(dāng)于被置于線圈所形成的磁場(chǎng)當(dāng)中，當(dāng)鋼弦的長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)伴隨著產(chǎn)生振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)會(huì)由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生電勢(shì)。電勢(shì)的頻率由產(chǎn)生它的頻率所決定，所以，電勢(shì)的頻率和鋼弦振動(dòng)的頻率是相同的。實(shí)際測(cè)量中，鋼弦的頻率不易直接測(cè)量，當(dāng)電勢(shì)的頻率則容易被測(cè)出，上面已論述過(guò)，鋼弦的頻率可以用來(lái)表示鋼弦內(nèi)應(yīng)力，而鋼弦被牢固置于所測(cè)構(gòu)件表面，故而也可用來(lái)表示構(gòu)件表面應(yīng)力。也即測(cè)出電勢(shì)的頻率，便可得知被測(cè)構(gòu)件表面相應(yīng)的應(yīng)力。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述三常用監(jiān)測(cè)儀器簡(jiǎn)介1靜力水準(zhǔn)儀

如圖2.6所示，靜力水準(zhǔn)儀本質(zhì)上可看做是一組高精度連通器，利用易流動(dòng)的液體作為連通管內(nèi)的工作介質(zhì)。首先選定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，也即參考點(diǎn)或不動(dòng)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)的液面在重力作用下形成一個(gè)平面，作為測(cè)量的基準(zhǔn)面或工作面。實(shí)際測(cè)量時(shí)，浮子跟蹤液位上升和下降變化，將測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的微小高差變化通過(guò)接桿轉(zhuǎn)化為標(biāo)志桿的垂直位移信號(hào)，此信號(hào)再通過(guò)傳感器采集并傳輸?shù)讲杉?。該儀器特別適合于要求高精度監(jiān)測(cè)垂直位移的場(chǎng)合，可監(jiān)測(cè)到0.05mm的高程變化，可以進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。采用這種位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，精度比GPS更高，耐久性不小于3年。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述2全站儀

全站儀是一種集光、機(jī)、電為一體的新型測(cè)角儀器，與光學(xué)經(jīng)緯儀比較電子經(jīng)緯儀將光學(xué)度盤換為光電掃描度盤，將人工光學(xué)測(cè)微讀數(shù)代之以自動(dòng)記錄和顯示讀數(shù)，使測(cè)角操作簡(jiǎn)單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存、計(jì)算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進(jìn)一步提高了測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化程度。全站儀與光學(xué)經(jīng)緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經(jīng)緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個(gè)相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進(jìn)行角度測(cè)量的。根據(jù)測(cè)角精度可分為0.5〃，1〃，2〃，3〃，5〃，10〃等幾個(gè)等級(jí)西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析結(jié)構(gòu)形式監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)方案監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析一結(jié)構(gòu)形式

體育館鋼屋蓋采用空間平面桁架結(jié)構(gòu)。平面桁架沿徑向和環(huán)向正交布置，6榀主桁架通過(guò)建筑物中心且由鑄鋼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一體，分別支承在12根大柱上。二監(jiān)測(cè)內(nèi)容（1）關(guān)鍵部位應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)；（2）結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)；（3）結(jié)構(gòu)振動(dòng)（加速度）監(jiān)測(cè)；（4）風(fēng)速監(jiān)測(cè)；（5）結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)。在上述5個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，關(guān)鍵部位應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)是體育館在施工階段和運(yùn)營(yíng)期間的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。加速度監(jiān)測(cè)、風(fēng)速監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)在體育館運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行。

西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析三監(jiān)測(cè)方案1應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)方案①電阻應(yīng)變片測(cè)點(diǎn)布置為了解和研究支座節(jié)點(diǎn)和鑄鋼節(jié)點(diǎn)在卸載過(guò)程中的應(yīng)力變化情況，在支座和鑄鋼上、下節(jié)點(diǎn)處共設(shè)計(jì)了30個(gè)測(cè)點(diǎn)。由于支座和鑄鋼中心上、下節(jié)點(diǎn)處空間狹小，光纖光柵和鋼弦應(yīng)變傳感器都無(wú)法安裝，加之此處監(jiān)測(cè)為臨時(shí)監(jiān)測(cè)，非長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，故而同時(shí)兼顧可操作性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。在上述三個(gè)部位選用了電阻應(yīng)變計(jì)進(jìn)行應(yīng)變的臨時(shí)監(jiān)測(cè)。

具體布點(diǎn)見(jiàn)圖3.4～圖3.6，共有30處布置應(yīng)變片。

西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析

其中球鉸支座與球相連的鋼板共8塊，每塊上面布置1個(gè)應(yīng)變片，鋼板上應(yīng)變片按逆時(shí)針橫豎向交互布置；與球相接的桿件共9個(gè)，每個(gè)上面布置1個(gè)應(yīng)變片。共17處測(cè)點(diǎn)。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析

鑄鋼節(jié)點(diǎn)下弦共12根桿件，每隔兩個(gè)桿件布置1個(gè)應(yīng)變片，即在4根桿件上布置應(yīng)變片；斜腹桿共12根，和下面腹桿相對(duì)應(yīng)的桿件上布置應(yīng)變片，即在4根腹桿上布置應(yīng)變片；中間豎向腹桿上布置1個(gè)應(yīng)變片。共9處測(cè)點(diǎn)。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析

鑄鋼節(jié)點(diǎn)上弦共12根桿件，每隔兩個(gè)桿件布置1個(gè)應(yīng)變片，即在4根桿件上布置應(yīng)變片，共4處測(cè)點(diǎn)。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析②光纖光柵和鋼弦應(yīng)變傳感器測(cè)點(diǎn)布置

其中，布置光纖光柵應(yīng)變傳感器15個(gè)（見(jiàn)圖3.10中紅色標(biāo)記），其中監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)桿件13處、支座下砼柱2處，鋼弦應(yīng)變傳感器13個(gè)（見(jiàn)圖3.10中藍(lán)色和方框標(biāo)記）。其中屋蓋中心鑄鋼節(jié)點(diǎn)上下表面（采用鋼弦傳感器）各1處，共2處（方框標(biāo)記），監(jiān)測(cè)鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵桿件11處。其中鋼弦傳感器自帶溫度監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)應(yīng)力應(yīng)變的同時(shí)監(jiān)測(cè)到溫度值。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析2結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)方案大跨鋼結(jié)構(gòu)在外荷載、溫度等作用下的變形量是鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要參數(shù)和重要的安全性指標(biāo)。因此，在體育館鋼屋蓋施工過(guò)程和運(yùn)營(yíng)期間都進(jìn)行了變形監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)。1）鋼屋蓋施工過(guò)程的變形監(jiān)測(cè)①測(cè)點(diǎn)布置施工卸載變形觀測(cè)點(diǎn)位置如圖3.16所示，共28個(gè)測(cè)點(diǎn)。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析②監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備本項(xiàng)目在施工卸載階段采用高精度全站儀的測(cè)量方法。

結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中選定測(cè)點(diǎn)的變形觀測(cè)需要得到選定點(diǎn)三個(gè)方向的位移數(shù)據(jù)，重點(diǎn)是豎向位移，進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)。采用全站儀觀測(cè)，先在卸載之前觀測(cè)出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后在卸載之后再測(cè)出該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，通過(guò)這兩次的坐標(biāo)值計(jì)算出該點(diǎn)卸載前后的變形和移動(dòng)情況。所選用全站儀精度在1秒以上（如圖3.17所示）西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析2）鋼屋蓋在運(yùn)營(yíng)期間的變形監(jiān)測(cè)①測(cè)點(diǎn)布置運(yùn)營(yíng)階段變形觀測(cè)點(diǎn)位置如圖3.18所示，共3個(gè)測(cè)點(diǎn)。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析②監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備經(jīng)過(guò)認(rèn)真仔細(xì)的調(diào)研分析，本項(xiàng)目在運(yùn)營(yíng)期間采用湖南湘銀河傳感器科技有限公司研發(fā)的YH2110A靜力水準(zhǔn)儀（如圖3.19所示）。該儀器特別適合于要求高精度監(jiān)測(cè)垂直位移的場(chǎng)合，可監(jiān)測(cè)到0.05mm的高程變化，可以進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。采用這種位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，精度比GPS更高，耐久性超過(guò)3年。西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析3結(jié)構(gòu)振動(dòng)（加速度）監(jiān)測(cè)方案

1）測(cè)點(diǎn)布置

選取5個(gè)節(jié)點(diǎn)加速度振動(dòng)觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)位置如圖3.20所示西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析4結(jié)構(gòu)風(fēng)速監(jiān)測(cè)方案測(cè)點(diǎn)布置風(fēng)速監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的布置在體育館屋頂上，測(cè)點(diǎn)數(shù)量為1個(gè)西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析

通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)分析環(huán)境溫度對(duì)結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)及振動(dòng)特性的影響。鋼弦傳感器自帶溫度監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)應(yīng)力應(yīng)變的同時(shí)監(jiān)測(cè)到溫度值。所以溫度監(jiān)測(cè)方案可按應(yīng)變監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行。5結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)方案西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析四監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析1應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)果1.1節(jié)點(diǎn)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析西寧體育館健康監(jiān)測(cè)方案及結(jié)果分析

從圖3.23和圖3.24可看到，支座8塊加勁板中，有4塊呈現(xiàn)壓應(yīng)力，4塊呈現(xiàn)拉應(yīng)力，這與前述設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)方案中此8處應(yīng)變片的布置相吻合，因?yàn)?、3、5、7加勁板處應(yīng)變片沿豎向粘貼的，而2、4、6、8處應(yīng)變片是沿著水平粘貼的。另外，從壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的絕對(duì)值來(lái)看，在監(jiān)測(cè)的后半段，拉應(yīng)力