杭州桥梁构件应力应变监测诊断报告
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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 。杭州桥梁构件应力应变监测诊断报告
通际在多年的技术服务实践中，形成了以房屋检测、结构测试、灾后检测、抗震鉴定为代表的“房屋检测”产业，以幕墙检测、基坑监测、振动测试、变形监测为代表的“结构监测”产业，以地基基础检测、见证取样、钢结构检测、环境检测为代表的“工程检测”产业，以房屋评估、损伤检测为代表的“评估鉴定”产业。四大产业互为促进，互为支撑，在延伸产业链的同时也为客户提供了一站式的便捷服务 。
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结构健康监测--施工过程温度、湿度及气压监测： 对于高建筑结构，由于日照变化、季节变化、空调因素等将可能使某些构件产生很大的温度应力，为了准确的把握结构构件的温度变化以及由此产生的结构内力效应，需要在构件上布置温度传感器观测塔楼环境的温度变化，包括日温度变化和季节温度变化。温度计的设置及数量应能够反映塔楼高度方向和塔楼周边的温度主要分布情况。 1.1 测点布置。 温湿压一体变送器需要按照考虑季节温差、日照温差、应变补偿等原则进行布设。拟采取测点布置原则如下： 1) 沿建筑物立面高度第14、36、56、87、118层设置温度、湿度及气压测量区。共计5个测量层，用以测量不同建筑高度的温度变化。 2) 建筑物各立面分别设置温度、湿度及气压测量点，用以测量不同日照情况下的温度、湿度及气压变化。巨柱的室内与室外表面分别各布置一个温度、湿度及气压测点，用于测量巨柱的温度变化。核心筒中部布置一个温度、湿度及气压测点，用于测量核心筒的温度、湿度及气压变化。 3) 综上，共需布置温度、湿度及气压测量点104个。 1.2 监测时间和监测频率。 某温度、湿度及气压测量层施工完毕后，即开始针对该层温度、湿度及气压测点进行不间断的温度、湿度及气压测量，测量频率定为5天/次。 1.3 监测系统布置. 温度、湿度及气压测量系统为传感器—子站—站的数据传输形式。共设置5个温度测量层，分别为第14层、第36层，第56层，第87层以及第118层。温、湿度及气压传感器的信号类型为直接电压输出，其有效传输距离可达1000m，因此，可以直接接入数据采集卡。其信号传输介质为普通单芯屏蔽电缆 。杭州桥梁构件应力应变监测诊断报告 结构健康监测-运营阶段监测的内容： 1) 地震监测 主要是指结构在竣工投入使用后，结构场地所受地震波的荷载作用的监测。 2) 风荷载监测 包括两部分内容，其一是指建筑物在运营期间所承受风荷载作用的监测。其二是指塔楼建筑物关键部位在运营期间承受外部风荷载作用下的表面风压的监测。 3) 温度监测 设置五个温度测量层，本项监测是指在建筑物运营期间，测量层各测量点在各个季节，各个时间段结构表面温度变化的监测。 4) 位移监测 是指建筑物各个关键位移控制点，包括塔体以及塔顶等，在建筑运营使用期间各关键点各向位移的监测。此项监测采用两种方法分别进行：GPS以及倾角仪系统，并对两种方法的监测数据进行对比分析与融合。 5) 加速度监测 主要是指结构在竣工投入使用后，各加速度监测点随在结构运营期间加速度响应的监测。动力响应传感器数量及布置应能获取使用阶段不同结构状态下结构的X向平动、Y向平动和扭转，周期、振型和阻尼比。传感器类型以加速度计为主、辅以必要的速度及位移传感器作为校核。 6) 应变监测 主要是指结构在竣工投入使用后，测量层各测量点在各个时期，结构构件应力应变的监测。 7) 标高监测 主要是指结构在竣工投入使用后，测量层各测量点在各个时期，结构的标高监测。 8) 沉降监测 主要是指结构在竣工投入使用后，测量层各测量点在各个时期，基础以及结构的沉降监测。
结构健康监测指的是针对工程结构的损伤识别及其特征化的策略和过程。结构损伤指的是结构材料参数及其几何特征的改变。结构健康监测过程涉及使用周期性采样的传感器阵列获取结构响应，损伤敏感指标的提取，损伤敏感指标的统计分析以确定当前结构健康状况等过程。 建立相应的健康监测系统对保证结构在施工过程以及运营期间的安全、适用具有重大作用: 1) 即时了解结构施工过程中的结构性状，实现对项目过程的有效控制; 2) 监测全寿命周期内的结构性状，发现荷载及结构响应的异常和结构损伤，确保结构的运营安全; 3) 预警极端灾害事件，评判灾害事件造成的损伤程度及部位，为业主进行灾害应急管理提供决策依据; 4) 为结构运营阶段的检查和维护方案提供信息和依据; 5) 实测获得的地震和结构动力响应将指导未来的高层建筑设计，也为高层建筑结构新技术的研究提供重要参考 。
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 。Kbdc2ql88
结构健康监测- 结构模态分析： 结构动力特性不仅与结构当前的工作状态有着密切的直接联系，而且也是进行结构模型修正的重要参考因素。结构自振频率、振型和阻尼比可以针对动力响应实测数据(加速度、速度以及位移传感器实测得到的振动信号)进行频谱分析获得。由于传感器测试的数据往往包含了周边环境噪声的成分，同时结构属于频率密集型结构，在此背景下，直接针对动力响应实测数据进行频谱分析，确保由此方法获得的结构模态特征参数的准确性就显得比较困难。 为此，除了采用FFT变换和功率谱法分析结构的频谱特性之外，还采用小波变换和Hilbert-Huang变换来分析结构的时频特征，小波变换和Hilbert-Huang变换可以从结构的振动信号中分离出较密集的结构自振频率。此外，由于噪声的影响，使每一次测试得到的结构频率和振型均存在一定的差别，为此，我们采用统计分析的方法确定结构的频率和振型的概率分布。 另外，由于安装过程在结构内部引起的自平衡的初始安装应力，温度变化在静定结构内部引起的温度应力等都会导致结构动力特性的变化。考虑初始安装应力的实际影响，通过施工过程的跟踪监测可以获知竣工结构内部的安装应力分布特征及规律，在此基础上基于动力响应实测数据的结构模态分析结果很可能与结构理论计算得到的结果不一致，由此进行的有限元模型修正可以保证计算模型能更真实的反映结构的实际工作状态。考虑温度变化的实际影响，在不同温度场下测试分析获得结构的自振频率，找到温度对结构频率影响的规律，从而在对有限元模型进行修正时，剔除温度的影响 。
结构健康监测--施工过程风速监测： 为了获得结构在风作用下响应的关键输入作用，进行风速的观测是至关重要的。施工阶段的风速监测不仅可以获得关键大风天气的风荷载的输入，也可以为结构性状的了解与结构响应的分析提供重要的参数。 由于风速是一个复杂的随机过程，对于风速的观测一般需要了解三个方向的风速输入，因此针对风速的监测拟采用三维超声风向风速仪和机械风向风速仪。施工阶段由于结构高度在不断变化之中，因此测点的位置也随之不断变化。在有大风来临时，将测点布置在结构*点。 在施工阶段，为了保证测试数据的度，两种类型的风速仪将考虑安装在施工塔吊的顶部，获取大风条件下主塔楼所在位置的风速、风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、湍流功率谱等边界层特性。 大风的监测与其他类型的监测不同，只有大风来临时对风进行实时监测才具有实际意义。因此对于施工阶段的风速监测采取有大风气候时进行观测，并初步以7m/s为风速监测的控制风速标准。 施工期间风速仪采用临时太阳能电池或蓄电池供电，采用相应数据采集设备进行数据的动态采集。风速仪有两种信号输出方式，一种为直接电压输出，另一种为直接输出RS-485数字信号;由于前者需要外部激励电源，因此，本方案采用RS-485 总线传输方式，因这种传输方式*远传输距离可达1200m。因此确定风速仪的设置位置距离数据采集设备的距离不宜过1200m。 设备的安装采用临时风速安装支架，固定在施工*位置处。需要在施工位置*位置处设置预埋件以固定风速安装支架 。
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