結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 3 鋼弦應(yīng)變傳感器 鋼弦應(yīng)變傳感器也是一種測量建筑物或構(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，與鋼弦頻率測定儀配合使用，實現(xiàn)其測量功能。 3.1 鋼弦應(yīng)變傳感器構(gòu)造及工作原理 其工作原理為：一定長度的鋼弦張拉在兩個端塊之間，端塊牢固置于被測物表面，被測物的變形使得兩端塊相對移動并導(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測量結(jié)構(gòu)的變形。儀器的信號激勵與讀數(shù)通過位于靠近鋼弦的電磁線圈來完成。 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 由于鋼弦的自振頻率與其長度、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式可寫為： 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 從上式可見，對于一根長度 和材料密度 確定的鋼弦來說，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)計時，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當(dāng)中，當(dāng)鋼弦的長度發(fā)生變化時，也會伴隨著產(chǎn)生振動，這個振動會由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生電勢。電勢的頻率由產(chǎn)生它的頻率所決定，所以，電勢的頻率和鋼弦振動的頻率是相同的。實際測量中，鋼弦的頻率不易直接測量，當(dāng)電勢的頻率則容易被測出，上面已論述過，鋼弦的頻率可以用來表示鋼弦內(nèi)應(yīng)力，而鋼弦被牢固置于所測構(gòu)件表面，故而也可用來表示構(gòu)件表面應(yīng)力。也即測出電勢的頻率，便可得知被測構(gòu)件表面相應(yīng)的應(yīng)力。 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 三 常用監(jiān)測儀器簡介 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，利用易流動的液體作為連通管內(nèi)的工作介質(zhì)。首先選定一個基準(zhǔn)點，也即參考點或不動點，結(jié)構(gòu)各測點的液面在重力作用下形成一個平面，作為測量的基準(zhǔn)面或工作面。實際測量時，浮子跟蹤液位上升和下降變化，將測點與基準(zhǔn)點的微小高差變化通過接桿轉(zhuǎn)化為標(biāo)志桿的垂直位移信號，此信號再通過傳感器采集并傳輸?shù)讲杉?。該儀器特別適合于要求高精度監(jiān)測垂直位移的場合，可監(jiān)測到 0.05mm 的高程變化，可以進行連續(xù)實時監(jiān)測。采用這種位移監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測，精度比 GPS 更高，耐久性不小于 3 年。 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 2 全站儀 全站儀是一種集光、機、電為一體的新型測角儀器，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)測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化，且可避免讀數(shù)誤差的產(chǎn)生。電子經(jīng)緯儀的自動記錄、儲存、計算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。 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相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進行角度測量的。根據(jù)測角精度可分為 0.5〃，1〃，2〃，3〃，5〃，10〃等幾個等級 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結(jié)果分析 西寧體育館 健康監(jiān)測方案 及結(jié)果分析 結(jié)構(gòu)形式 監(jiān)測內(nèi)容 監(jiān)測方案 監(jiān)測結(jié)果及分析 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結(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 榀主桁架通過建筑物中心且由鑄鋼節(jié)點構(gòu)成一體，分別支承在 12 根大柱上。 二 監(jiān)測內(nèi)容 （1）關(guān)鍵部位應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測； （2）結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測； （3）結(jié)構(gòu)振動（加速度）監(jiān)測； （4）風(fēng)速監(jiān)測； （5）結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測。 在上述 5 個監(jiān)測項目中，關(guān)鍵部位應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測是體育館在施工階段和運營期間的重點監(jiān)測項目。加速度監(jiān)測、風(fēng)速監(jiān)測和結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測在體育館運營期間進行。 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結(jié)果分析 三 監(jiān)測方案 1 應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測方案 ①電阻應(yīng)變片測點布置 為了解和研究支座節(jié)點和鑄鋼節(jié)點在卸載過程中的應(yīng)力變化情況，在支座和鑄鋼上、下節(jié)點處共設(shè)計了 30 個測點。由于支座和鑄鋼中心上、下節(jié)點處空間狹小，光纖光柵和鋼弦應(yīng)變傳感器都無法安裝，加之此處監(jiān)測為臨時監(jiān)測，非長期監(jiān)測，故而同時兼顧可操作性、經(jīng)濟性和實用性。在上述三個部位選用了電阻應(yīng)變計進行應(yīng)變的臨時監(jiān)測。 具體布點見圖 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 個應(yīng)變片，鋼板上應(yīng)變片按逆時針橫豎向交互布置；與球相接的桿件共 9 個，每個上面布置 1 個應(yīng)變片。共 17 處測點。 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結(jié)果分析 鑄

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