宁波码头构件应力应变监测技术方案
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随着桥梁设计使用年限的提高，在服役期内，受环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应等灾害因素的共同影响，会导致结构的损伤积累和抗力衰减，从而降低正常载的能力，极端情况下易引发灾难性的突发事故。而我们普遍采用的桥梁经常和定期检查在技术上和时间周期上存在着较大的局限性，日渐不能满足桥梁目常养护所需，这就要科学的引入桥梁结构健康检测系统。 桥梁结构健康监测的概念：桥梁健隶监测是通过对桥梁结构状态的监控与评估，在桥梁运营状况异常时触发预警信号，为桥梁维护维修与管理决策提供依据和指导。它是一种桥梁病害实时的、自动的检测和识别系统。包括传感器子系统、数据采集子系统、信号传输子系统、损伤识别以及安全评定子系统、数据管理子系统，通过系统集成技术将它们集成为一个协调共同工作的健康监测系统。 桥梁结构健康监测的目的和意义：自20世纪50年代以来，桥梁健康监测的重要性就逐渐被认识，但受检测、监测手段落后的限制，在应用上一直未得到推广和重视。近年来，国内大桥坍塌或者局部破坏事故频发，在很大程度上是由于桥梁构件在荷载作用下疲劳破坏，加之养护监测不当，致使承重结构遭到破坏，引发坍塌，带来不可估量的经济涢失。 桥梁结构健康监测是为了保证桥梁安全畅通、避免突发严事故，它是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检測手段获取数据，通过对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与。桥梁结构健康监测，能使桥梁运营状况异常时发出预警信号，在桥梁维护、维修，防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和廷长桥梁的使用寿命方面有着重要的意义 。宁波码头构件应力应变监测技术方案
通际质量检测的服务优势在于以更短的检测周期和更低的服务价格，为客户节约成本和周期，帮助客户快速获取准确有效数据，并为客户提供后期技术服务支持。通际检测作为平台化运营，与国内外多家实验室建立了良好的合作关系，旨在为客户、行业提供更全面、更的检测咨询服务，欢迎联系咨询 。
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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 。宁波码头构件应力应变监测技术方案 结构健康监测--结构响应监测 1.1 位移监测。 结构位移监测拟在塔楼主体结构的中心布置二个全球定位系统(GPS)。用于监测主体结构在风荷载以及可能产生的地震作用下的水平位移*值。沿塔楼高度方向，在关键楼层处布置倾角仪，用于监测房屋中心点处的水平位移，因此应布置在核心筒连续的竖向墙体上。同时结合加速度仪的布置，可以得到结构整体的实时响应，实时掌握结构的整体性状。 1.2 加速度监测。 结构动力特性是反映结构性状的一个*重要、*直接的性能指标。在关键楼层布置加速度仪不仅可以获得结构的自振周期、频率以及阻尼，而且可以实时记录结构在风荷载、地震荷载作用下结构的反应。对于高层建筑，前5阶反应及前15阶模态是*为重要的。因此，动力响应传感器数量及布置应能获取使用阶段状态下结构的前五阶X向平动、Y向平动和前三阶扭转，不少于15阶模态的周期、振型和阻尼比。 1.3 应力应变监测。 测量塔楼关键构件的应变，关键构件包括： 1) 伸臂桁架和环带桁架的关键部位的上弦、下弦和斜腹杆; 2) 典型层巨柱的钢骨、钢筋和混凝土，交叉斜撑与巨柱相连的应力复杂部位; 3) 典型层核心筒的角部暗柱、核心筒内埋钢板和混凝土的关键部位; 4) 典型层的角部暗柱钢骨、墙身钢筋和混凝土; 5) 巨柱间的交叉斜撑; 6) 特殊楼层的水平桁架、梁; 7) 穹拱及塔冠钢结构 。
目前我国土木工程事故频繁发生，如桥梁的突然折断、房屋骤然倒塌等，地震、洪水、暴风等自然灾害也对建筑物和结构造成不同程度的损伤;在Northridge和1995年日本神户(Kobe)的大地震中，一些建筑物在遭受主震后并未立即倒塌，但结构却已受到严重损伤而未能及时发现，在后来的余震中倒塌了。还有一些人为的爆炸等破坏性行为，如美国世贸大褛倒塌对周围建筑物的影响，这些都造成了重大的人员伤亡和财产损失，而且已经引起人对于重大工程安全性的关心和重视、对结构性能进行监测和诊断，及时地发现结构的抗伤，对可能出现的灾害进行预测，评估其安全性已经成为未来工程的必然要求，也是木工程学科发展的一个重要领域。 健康监测系统及其组成：一般认为健康监测系统应包括下列几部分： 传感器系统，包括感知元件的选择和传感器网络在结构中的布置方案。 数据采集和分析系统，一般由强大的计算机系统组成。 监控中心，能够及时预测结构的异常行为。 实现诊断功能的各种软硬件，包括结构中损伤位置、程度类型识的*判据。 传愿器监测的实时信号通过信号采集装置送到监控中心，进行处理和判断，从而对结构的健康状态行评估，若出现异常，由监控中心发出预警信号，并由故障诊断模块分析查明异常原因，以便系统安全可地运行 。
高层建筑自振频率低，即自振周期长，通过利用高灵敏度的传感器、放大器及记录设备，借助于随机信号数据处理的技术，量测环境激励(风荷载)结构物的响应，并分析确定结构物的动力特性。 对XX中心这样的高层建筑结构，其在动力荷载作用下的振动加速度峰值分布呈现上大下小的趋势，考虑舒适性监测要求，加速度测点将布置在结构的中上部。以结构参数识别为目的的加速度传感器布置原则为：依据对结构特性影响*的振型布设，尽量布设在振型峰值点，避开节点，基于传感器*布设理论选择测点。 因为高层建筑结构的*振型的极值点正是结构的顶部，因此，以结构舒适度为目的的布点原则和以结构参数识别为目的的布点原则可以统一到以结构参数识别为目的的布点原则。基于传感器*布设理论，为了反应主塔楼在施工阶段与运营阶段不同状态下结构的X向平动、Y向平动、扭转的周期、振型及阻尼比，主塔楼上的加速度传感器布置在10个加强层上，每层布置4个测点。 为了使每个楼层位置测量得到的结构振动加速度能够真正代表楼层的振动，将传感器的测点选择在结构楼层平面的中心点。在该位置点，沿结构两个正交方向的振动主轴布置两个QZ2013 型力平衡加速度计，体的加速度传感器数量为40个 。Kbdc2ql88
桥梁结构健康监测的现状与发展方向：目前我国桥梁养护单位由于经济条件的制约，桥梁结构健康监测开展并不普遍，仅在徐浦大桥、南京长江第二大桥、润扬大桥等有一定影响的特大桥中采用，并且普遍存在着监测项目种类不足的情况。在监测数据的管理方面，没有一个较为完善的数据存储与管理系统，大量的监测数据得不到妥善的处理与利用。并且，现有的桥梁结构监测和状态评估系统大多属于单一的监测系统或者是单一的管理系统。随着经济的发展和管理部门对结构安全监测认识的进一步提高，桥梁健康监测技术将越来越趋向于普遍化、智能化、实时化、网络化。 普遍化，随着国内大型桥梁的不断建成，管理者对做好桥梁的运营、养护，随时了解桥梁结构的健康状况，及时对桥梁进行安全评价的要求日益迫切，并给与高度重视和经济支撑，使桥梁健康监测系统得以广泛应用。 智能化，通过开发和应用高性能智能传感设备，达到进行自感知、自适应、自诊断、自愈合和智能传输测试的目的。 实时化，能及时掌握桥梁工作状态，消除人工检测的滞后性和低效性。能准确判别桥梁安全性能、使用性能和资金使用效率之间的*化临界点，避免重大事故的出现和资源的浪费。 网络化，桥梁实时监测系统的网络化可以实现监测数据的共享，以便各地*对桥梁状态的评估，更可实现对远离城市桥梁的自动实时监测，实现良好的社会效益和经济效益 。
结构健康监测--结构响应监测 1.1 位移监测。 结构位移监测拟在塔楼主体结构的中心布置二个全球定位系统(GPS)。用于监测主体结构在风荷载以及可能产生的地震作用下的水平位移*值。沿塔楼高度方向，在关键楼层处布置倾角仪，用于监测房屋中心点处的水平位移，因此应布置在核心筒连续的竖向墙体上。同时结合加速度仪的布置，可以得到结构整体的实时响应，实时掌握结构的整体性状。 1.2 加速度监测。 结构动力特性是反映结构性状的一个*重要、*直接的性能指标。在关键楼层布置加速度仪不仅可以获得结构的自振周期、频率以及阻尼，而且可以实时记录结构在风荷载、地震荷载作用下结构的反应。对于高层建筑，前5阶反应及前15阶模态是*为重要的。因此，动力响应传感器数量及布置应能获取使用阶段状态下结构的前五阶X向平动、Y向平动和前三阶扭转，不少于15阶模态的周期、振型和阻尼比。 1.3 应力应变监测。 测量塔楼关键构件的应变，关键构件包括： 1) 伸臂桁架和环带桁架的关键部位的上弦、下弦和斜腹杆; 2) 典型层巨柱的钢骨、钢筋和混凝土，交叉斜撑与巨柱相连的应力复杂部位; 3) 典型层核心筒的角部暗柱、核心筒内埋钢板和混凝土的关键部位; 4) 典型层的角部暗柱钢骨、墙身钢筋和混凝土; 5) 巨柱间的交叉斜撑; 6) 特殊楼层的水平桁架、梁; 7) 穹拱及塔冠钢结构 。
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