江苏桥梁结构健康监测技术方案

 江苏桥梁结构健康监测技术方案

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本项目采用1+2型GPS 监测方案，即一个固定站(基站)和二个移动站。当结构施工到相应监测楼层时，在结构刚度中心及角部各布置两个移动站，用来测试结构的整体水平位移。由于结构的运动除了两个方向的水平平动外还可能有绕中心的扭转，根据两个测点的测试结果可以计算出结构的扭转相应。 固定站的安装标准要求很高，需要选择距离移动站600m之内一个开阔场地采用挖坑深埋方式布设固定站，作为移动站的差分参考。如果工地现场的条件不够，可以考虑直接采用当地政府的大地监测网络基准站，通常他们具有更高的安装精度，一般数据的获得需要付费。 移动站安装在结构上之后，结构一直在振动，因此，移动站的零点选择也是比较困难的。零点的可以采用如下步骤实现：振动位移可以通过加速度计和激光位移计，通过振动台给出不同频率和振幅的振动，然后由测到的GPS振动位移与加速度计和激光位移计测到的振动位移相比，从而验证GPS测定振动位移的精度。用同样的方法，通过激光位移计测到的平动位移(平均位移)验证GPS的平均位移精度。 由于本结构高，建筑地面的 GPS 参考站信号会被周围建筑阻挡;因此本项目拟在塔楼开阔场地不动点处布置1个GPS参考站，其与2个GPS流动站组成一个完备的GPS 观测环路，以提高GPS观测的可靠性，GPS在平面的布置点如图 6.5?4。当结构施工到相应监测楼层时，在所监测楼面中心处和外筒各布置一台GPS观测站监测结构的水平方向位移。结构的测试楼层主要为10个加强层。由于结构的运动除了两个水平方向平动外还可能有绕中心的扭转，根据中心点和外筒测量得到的运动可以计算出结构的扭转 。江苏桥梁结构健康监测技术方案

通际检测【业务范围】：房屋检测、厂房检测、幕墙检测、抗震鉴定、烟囱检测、广告牌检测、钢结构检测、货架检测、舞台检测、隧道桥梁检测、港口码头检测、焊接工艺评定、产品失效分析、热像检测、建筑物振动检测、地下管网检测鉴定、工业设备可靠性鉴定 。

通际质量检测是*从事房屋检测、结构监测、工程检测和评估鉴定的第三方检测机构，具有资质认可的CMA、CNAS等相关证书，拥有以博士、硕士领衔的*检测技术团队。公司下设房屋质量检测站、结构监测中心、工程检测部和评估鉴定部等部门，30+位工程师为你量身打造的检测方案，帮你节省近20%的检测费用 。

结构健康监测- 结构性能评估： 在上述结构实测分析和结构理论分析的基础上，将不同时期(或不同工况下)的实测结果进行对比，以及将实测分析与理论分析的结果进行对比，可以明确结构工作状态的改变趋势以及当前的结构工作状态。 XX中心主塔楼结构工作状态的评估可以分为构件和结构两个层次。就构件层次而言，重点关注结构主要受力构件关键部位应变传感器测试的数据，将监测的数据输入的数据库之后，还需要根据结构设计分析结果，找到构件在设计荷载作用下的应力水平，或者构件达到极限承载力时的应力水平，以此可以直观实时显示结构的实际状况。由于单根构件或部分构件的失效往往并不会导致整个结构的破坏，为此还有必要对整体结构的实际工作状态进行评估。就结构层次而言，重点关注结构自振特性的指标，将不同时期实测结果进行对比，明确结构工作状态的变化趋势;将实测结果与更新的有限元模型基础上的模态分析结果进行对比，评定结构实际的工作状态。 在上述结构实际工作状态评估的基础上，就可以进行结构安全评定。结构安全评定分为确定性安全评定和基于可靠度理论的安全评定两种方法。江苏桥梁结构健康监测技术方案 传统的结构设计理论是针对已建成的完整结构，一次性的施加运营阶段的各种可能的荷载，在此基础上完成结构或构件的验算。多数情况下，这种方法未考虑施工过程中结构的安全性以及施工过程中结构变形及内力的发展演变历程。因此，依据XXXX中心主塔楼结构的具体施工方案进行施工过程的模拟分析就显得非常必要。 1) 确保施工过程结构的安全可控，为制定合理的结构施工方案提供理论佐证。 施工过程中结构的形体构成、边界条件、外部荷载等均在不断的发生变化，与传统结构设计所描述的结构状态不完全一致，甚至差异显著。因此，施工过程的模拟分析成为对传统结构设计的补充，根据模拟分析结果可以评价施工方案，保证施工过程的安全、可控，实现竣工结构满足设计要求的目的。 2) 与监测结果相互印证、评估施工过程中的结构性状。 监测关注的是当前结构的实际现状。结构施工过程的模拟分析可以预测结构施工过程中的受力状态和几何形态，该理论分析结果作为标准指明了结构应有的状态，与监测结果进行对比、印证，就可以更全面、准确的评估结构的当前性状。当结构的实际状态与应有状态出现偏差时，经过偏差分析可以确定预期应调整的方向。 3) 预测结构的响应规律，采取工程措施保证竣工结构满足设计要求。 塔楼结构在施工过程中会受到各种因素(如温度、风荷载、施工荷载以及混凝土收缩徐变等)的影响，特别是当塔楼建造到一定高度时，这种影响累积的结构位移会给结构初始安装姿态的确定带来困难，即构件的放样、制作将非常复杂。此外，不同区域结构变形的差异会使相关结构产生安装内力，这种安装内力也会为未来运营期的结构带来安全隐患。通过施工过程的模拟分析，预测结构的位形及内力响应规律，在此基础上，采取工程措施使竣工结构的几何形态和内力状况*限度地逼近设计要求 。

结构健康监测--施工过程位移监测(GPS部分)： 位移监测的目的在于掌握塔楼结构的几何变化，研究塔楼的水平位移与环境变化(如温度和风)的关系。结构水平位移特别是顶部的水平位移对结构的稳定性起着至关重要的作用，影响结构的安全。所以施工过程中水平位移监测是一个重要环节，应确保结构的水平位移在规范要求的范围内。 根据《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2010)》，高度大于250米的高层混合筒体建筑，按弹性方法计算的楼层层间*位移与层高之比不宜大于1/500。 对加速度信号积分，可以得到结构的动位移。至于如何得到结构的*位移(包括静位移、动位移和不均匀沉降)，采用普通的监测手段将遇到选择参照物的困难。当前发展起来的全球定位系统(GPS)可以很好地解决该问题。 GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向和时间信息。GPS技术具有精度高、速度快、全天候、连续、同步、全自动，且能同时获得3维坐标等优点。在本项目中，将采用全球定位系统来测量结构在风作用下的位移 。

传统的结构设计理论是针对已建成的完整结构，一次性的施加运营阶段的各种可能的荷载，在此基础上完成结构或构件的验算。多数情况下，这种方法未考虑施工过程中结构的安全性以及施工过程中结构变形及内力的发展演变历程。因此，依据XXXX中心主塔楼结构的具体施工方案进行施工过程的模拟分析就显得非常必要。 1) 确保施工过程结构的安全可控，为制定合理的结构施工方案提供理论佐证。 施工过程中结构的形体构成、边界条件、外部荷载等均在不断的发生变化，与传统结构设计所描述的结构状态不完全一致，甚至差异显著。因此，施工过程的模拟分析成为对传统结构设计的补充，根据模拟分析结果可以评价施工方案，保证施工过程的安全、可控，实现竣工结构满足设计要求的目的。 2) 与监测结果相互印证、评估施工过程中的结构性状。 监测关注的是当前结构的实际现状。结构施工过程的模拟分析可以预测结构施工过程中的受力状态和几何形态，该理论分析结果作为标准指明了结构应有的状态，与监测结果进行对比、印证，就可以更全面、准确的评估结构的当前性状。当结构的实际状态与应有状态出现偏差时，经过偏差分析可以确定预期应调整的方向。 3) 预测结构的响应规律，采取工程措施保证竣工结构满足设计要求。 塔楼结构在施工过程中会受到各种因素(如温度、风荷载、施工荷载以及混凝土收缩徐变等)的影响，特别是当塔楼建造到一定高度时，这种影响累积的结构位移会给结构初始安装姿态的确定带来困难，即构件的放样、制作将非常复杂。此外，不同区域结构变形的差异会使相关结构产生安装内力，这种安装内力也会为未来运营期的结构带来安全隐患。通过施工过程的模拟分析，预测结构的位形及内力响应规律，在此基础上，采取工程措施使竣工结构的几何形态和内力状况*限度地逼近设计要求 。Kbdc2ql88

国际上，尤其是日本、美国和徳国，健康监测系統在土木工程中用相対较多，已经扩展到大型混凝土工程、高层建筑等复杂系统的监测。纵观土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断的发展水平，至少有以下几个尚待解決的问题： (1)缺少通用的损伤量化指标：在基于振动的故障诊断和预测中，要求不论信号的来源和频段，经过信号处理后，原始状态的信号(健康状态)和损伤后的信号(损伤状态)应有明显的差异。即识别出的信号特征能够准确地表示出健康状态和损伤状态。因此，应该设计一种损损尺度，将结构损伤与否和损伤的程度简单地分级量化; (2)高成本和信号处理的不准确性：诊断系统的两个主要问题是：高成本和信号处理的不准确性。*个问题随着元线网络和通讯的发展已不那么突出，第二个问是现在都假定璪音信号为不变的高斯分布而感兴趣的信号都有确定的频率，实际上并非如此，感兴趣的信号频率范围很宽，而且是在一个非理想的变化环境中得到的，如何解决这个问题将成为未来发展的重点。 结构健康监测系统涉及许多不同研究领域(如结构、计算机、通讯等)，需要解決多方面的问题(如寻找传器感*测点、*的模态识别方法、*的系统识别方法、误差分析等)，健康监测主要目的是监测累积损伤-自动识别损伤是结构健康监测系统的核心技术，也是当代国际的研究热点。目前的健康监测系统尚不具备损伤识别能力，而真正的健康监测系统必须具备自识别损伤的能力。桥梁监测系统涉及结构、计算机、通讯等多个领域，需要多学科的研究。世界上许多新建的大跨桥都安装有监测系统，桥梁监测系統反映了一个*的结构试验技术和桥梁管理的综合实力，是国际上的前沿热点研究领域，目前正迅速发展。健康诊断作为土木基础设施系统管理的一部分，越来越受到人们的重视 。

传统的结构设计理论是针对已建成的完整结构，一次性的施加运营阶段的各种可能的荷载，在此基础上完成结构或构件的验算。多数情况下，这种方法未考虑施工过程中结构的安全性以及施工过程中结构变形及内力的发展演变历程。因此，依据XXXX中心主塔楼结构的具体施工方案进行施工过程的模拟分析就显得非常必要。 1) 确保施工过程结构的安全可控，为制定合理的结构施工方案提供理论佐证。 施工过程中结构的形体构成、边界条件、外部荷载等均在不断的发生变化，与传统结构设计所描述的结构状态不完全一致，甚至差异显著。因此，施工过程的模拟分析成为对传统结构设计的补充，根据模拟分析结果可以评价施工方案，保证施工过程的安全、可控，实现竣工结构满足设计要求的目的。 2) 与监测结果相互印证、评估施工过程中的结构性状。 监测关注的是当前结构的实际现状。结构施工过程的模拟分析可以预测结构施工过程中的受力状态和几何形态，该理论分析结果作为标准指明了结构应有的状态，与监测结果进行对比、印证，就可以更全面、准确的评估结构的当前性状。当结构的实际状态与应有状态出现偏差时，经过偏差分析可以确定预期应调整的方向。 3) 预测结构的响应规律，采取工程措施保证竣工结构满足设计要求。 塔楼结构在施工过程中会受到各种因素(如温度、风荷载、施工荷载以及混凝土收缩徐变等)的影响，特别是当塔楼建造到一定高度时，这种影响累积的结构位移会给结构初始安装姿态的确定带来困难，即构件的放样、制作将非常复杂。此外，不同区域结构变形的差异会使相关结构产生安装内力，这种安装内力也会为未来运营期的结构带来安全隐患。通过施工过程的模拟分析，预测结构的位形及内力响应规律，在此基础上，采取工程措施使竣工结构的几何形态和内力状况*限度地逼近设计要求 。

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