多層大懸挑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用

多層大懸挑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用

由國(guó)文1， 李賀賀2，郭春紅2

(1.南水北調(diào)工程建設(shè)監(jiān)管中心，北京100053；

2.國(guó)家工業(yè)建構(gòu)筑物質(zhì)量安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心， 北京100088)

摘要：當(dāng)前，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于建筑施工過(guò)程及后期使用管理過(guò)程中。本文針對(duì)多層大懸挑鋼結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)需要，對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，并將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)之中；通過(guò)對(duì)應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析研究，總結(jié)了多層大懸挑結(jié)構(gòu)施工和使用期間應(yīng)力變化規(guī)律，為類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：多層大懸挑結(jié)構(gòu)；安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU17

Research and Application of Multi-storey Cantilevered Structural

Safety Monitoring System

YOU Guo-wen1, LI He-he2, GUO Chun-hong2

(1.ConstructionSupervisionCenterofSouth-to-NorthWaterDiversionProject,Beijing100053,China;

2.NationalTestingCenterforQuality&SecuritySupervisionofIndustrialBuilding,Beijing100088,China)

Abstract：Currently, safety monitoring system has been widely used in building construction process and post-use management process. In the paper, the monitoring system has been thoroughly studied aiming at multi-storey cantilevered steel structure safety monitoring needs. Monitoring system is applied to actual structure safety monitoring. Stress monitoring data are analyzed and studied, stress change rules during the process of multi-storey cantilevered structure construction and use are summarized, thereby providing beneficial reference for design and construction of similar structures.

Keywords：multi-storey cantilevered structure; safety monitoring system; application

1概述

安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是指利用傳感器將荷載、溫度和風(fēng)力等因素產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)物理量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓚鬏數(shù)男盘?hào)，然后利用解調(diào)儀以及電腦中樞控制系統(tǒng)重新識(shí)別數(shù)據(jù)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制等，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全。目前，隨著結(jié)構(gòu)形式的增多和現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于建筑施工過(guò)程及后期使用管理過(guò)程。北京市奧運(yùn)工程五棵松體育館大跨度鋼結(jié)構(gòu)，在施工過(guò)程中應(yīng)用了應(yīng)力安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且取得了良好的實(shí)際效果，在施工過(guò)程及后期使用過(guò)程評(píng)估中均起到了重要作用[1]。

建筑物的建造是一個(gè)逐漸生成的動(dòng)態(tài)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)依次生成、材料逐漸成型、荷載依次施加。工程竣工狀態(tài)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，是各施工步驟效應(yīng)依次累積的結(jié)果，與施工過(guò)程“路徑”和“時(shí)間”效應(yīng)有著密切聯(lián)系，與設(shè)計(jì)計(jì)算所考慮的荷載工況差別極大。設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)雜的施工過(guò)程和使用狀態(tài)是無(wú)法預(yù)料的，而安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠最大限度地了解結(jié)構(gòu)現(xiàn)階段性能，對(duì)突發(fā)狀況做到預(yù)測(cè)、評(píng)估和報(bào)警，保證結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用過(guò)程中的可靠性[2]。同時(shí)，也為新型復(fù)雜結(jié)構(gòu)安全控制設(shè)計(jì)和研究，提供大量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

多層大懸挑形式的鋼結(jié)構(gòu)整體性相對(duì)較差，施工過(guò)程中，大量的臨時(shí)不均勻荷載堆積，結(jié)構(gòu)受力和變形存在較大的不均勻性，如對(duì)其控制不當(dāng)則很難達(dá)到施工質(zhì)量要求，甚至?xí)粝陆Y(jié)構(gòu)安全隱患。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工過(guò)程能夠及時(shí)、快速、準(zhǔn)確地了解到關(guān)鍵點(diǎn)位置的應(yīng)力變化，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)的安全性和準(zhǔn)確性，當(dāng)出現(xiàn)偏差或危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，能夠及時(shí)調(diào)整施工過(guò)程，以保證施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。

2應(yīng)力安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

應(yīng)力安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由應(yīng)變傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)三部分組成。

2.1應(yīng)變傳感器系統(tǒng)

應(yīng)變傳感器系統(tǒng)主要包括應(yīng)變傳感器、溫度補(bǔ)償傳感器和保護(hù)罩。應(yīng)變傳感器主要包括振弦式傳感器、電阻應(yīng)變傳感器和光纖光柵應(yīng)變傳感器。光纖光柵應(yīng)變傳感技術(shù)基本原理是由光發(fā)送器發(fā)出光源經(jīng)過(guò)光纖傳送給敏感元件，在敏感元件中，光信號(hào)的某一性質(zhì)受到被測(cè)量構(gòu)件的調(diào)制，發(fā)出已調(diào)光，經(jīng)接收光纖耦合到光接收器，使光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，最后經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)得到所需要的被測(cè)量數(shù)據(jù)。光纖傳感器相比傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感器，具有靈敏度高、測(cè)試精度高、體積小、重量輕、對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響小、不受電磁場(chǎng)的干擾、長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性好、信息損耗小、可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等優(yōu)勢(shì)；在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)方面，具有信息傳送量大和信噪比高等優(yōu)點(diǎn)[3]。實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的測(cè)點(diǎn)數(shù)量多且分散，為減小監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸噪聲，考慮可能進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試的情況，本文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)變測(cè)試采用先進(jìn)的光纖應(yīng)變傳感新技術(shù)，以確保監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，并實(shí)現(xiàn)了無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控。

由于光纖傳感器溫度敏感性比較高，為了消除溫度變化本身對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的影響，溫度補(bǔ)償傳感器位置的設(shè)置應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)日照和使用期間的溫度分布情況，將溫度補(bǔ)償傳感器分區(qū)安裝，達(dá)到每個(gè)應(yīng)變傳感器均有對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償溫度，同時(shí)，采取控制變量的方法，在傳感器安裝前將應(yīng)變傳感器安裝在與結(jié)構(gòu)相同材料上進(jìn)行補(bǔ)償試驗(yàn)，獲得應(yīng)變隨溫度變化的影響系數(shù)。傳感器安裝中采取遮擋日光直射措施，盡量減小環(huán)境溫度變化的干擾。

2.2數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是指使用數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行重新識(shí)別，并把采集到的數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)定好的模式存儲(chǔ)到模塊內(nèi)。數(shù)據(jù)采集需要既能夠?qū)Χ鄠€(gè)傳感器進(jìn)行整體性數(shù)據(jù)采集，又要能夠在需要的情況下，對(duì)單個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀數(shù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須支持人工數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集。在傳感器安裝期間，受施工進(jìn)度等客觀因素的影響，當(dāng)需要對(duì)已經(jīng)安裝的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)時(shí)，需要進(jìn)行人工數(shù)據(jù)的采集；當(dāng)整個(gè)應(yīng)力傳感系統(tǒng)安裝完成后，設(shè)定模塊的定時(shí)自動(dòng)采集，才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集。

應(yīng)力傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程如下頁(yè)圖1所示。數(shù)據(jù)的傳輸采用光纖傳輸，光纖傳輸為無(wú)電光線傳輸，單程傳輸距離可達(dá)到5km，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的全程最大傳輸距離可達(dá)到10km，能夠最大限度地適應(yīng)各種監(jiān)測(cè)環(huán)境，而且光線傳輸系統(tǒng)既能避免傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)信號(hào)的衰減，又能保證不受其他電磁信號(hào)的干擾，確保傳感器在傳輸工程中快速、準(zhǔn)確。由于施工現(xiàn)場(chǎng)的情況比較復(fù)雜，為保證后期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期安全工作，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)光纖應(yīng)合理布置，接口處應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，防止在雨雪等特殊天氣下受到損壞。

圖1　應(yīng)力傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程

2.3數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)，主要指針對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析的控制性軟件，以及實(shí)現(xiàn)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控。數(shù)據(jù)分析軟件首先應(yīng)能通過(guò)對(duì)獲取的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和可靠性測(cè)試，來(lái)提取出有效的數(shù)據(jù)，屏蔽無(wú)效的數(shù)據(jù)；然后還要求軟件能夠以各種方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，為結(jié)構(gòu)安全狀況識(shí)別和評(píng)估做出實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)分析軟件需要包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、歷史查詢、趨勢(shì)分析、模態(tài)分析和年、月、日?qǐng)?bào)表等功能模塊，同時(shí)，設(shè)定報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)讀取的有效數(shù)據(jù)超出安全設(shè)定值時(shí)，能自動(dòng)提醒監(jiān)測(cè)人員，當(dāng)情況特別緊急時(shí)，能夠連接報(bào)警裝置，引起室內(nèi)人員注意，起到提醒、保護(hù)工作人員的作用。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程操控功能已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)，監(jiān)測(cè)人員在辦公室就能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，用“結(jié)構(gòu)構(gòu)件—時(shí)間間隔—應(yīng)力界限”相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，并對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)用，這既能夠極大提高監(jiān)測(cè)人員的工作效率，也可以起到實(shí)時(shí)、迅速和準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的作用。

3應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

某體育館工程最大高度30m，結(jié)構(gòu)外形總體呈下部樓層收進(jìn)、上部樓層多層大懸挑形狀。屋面平面為正方形，尺寸為120m×120m，最大跨度83m，懸挑桁架長(zhǎng)度43m，采用放射狀布置大跨度鋼管相貫桁架結(jié)構(gòu)。

為了保證大懸挑桁架在結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中安全可靠，應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成功應(yīng)用于該體育館工程施工監(jiān)測(cè)和后期使用過(guò)程中，對(duì)重要部位的應(yīng)力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要包括監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中的應(yīng)力變化，以及結(jié)構(gòu)在使用期間受季節(jié)溫度、大風(fēng)大雪等荷載狀況下的工作情況等，為結(jié)構(gòu)在后期長(zhǎng)期使用過(guò)程中的安全可靠性評(píng)估提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

傳感器位置的確定是應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際工程應(yīng)用中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，只有準(zhǔn)確定位每個(gè)傳感器布置點(diǎn)，才能進(jìn)行傳感器的定制和加工，保證后續(xù)工作的順利進(jìn)行。每個(gè)傳感器的布置點(diǎn)都必然是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中關(guān)鍵的重要位置，是結(jié)構(gòu)中應(yīng)力最不利且能反映結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀況的位置，只有找到結(jié)構(gòu)中的這些控制點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)，采集到的數(shù)據(jù)才有其應(yīng)有的作用和意義。根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)形式的分析，該工程結(jié)構(gòu)體系采用大懸臂轉(zhuǎn)換桁架—鋼框架支撐體系，并通過(guò)外圍密肋框架柱將轉(zhuǎn)換桁架及屋面懸挑桁架聯(lián)系為一個(gè)整體共同工作，因此，傳感器布置點(diǎn)應(yīng)設(shè)在懸挑梁的端部與主體結(jié)構(gòu)相連接的部位。同時(shí)，為反映整體結(jié)構(gòu)及局部不均勻變形狀態(tài)，對(duì)項(xiàng)目全部20榀(詳見(jiàn)圖2，編號(hào)為1至20)懸挑桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳感器布置點(diǎn)的設(shè)定是結(jié)合施工規(guī)劃和理論分析之后確定的結(jié)果。該工程中布置點(diǎn)設(shè)置在桁架的側(cè)面，距離上翼緣表面20cm，距離懸挑梁端部2m處，傳感器固定方式為點(diǎn)焊。

圖2　桁架編號(hào)

桁架監(jiān)測(cè)桿件及傳感器布置見(jiàn)圖3。

圖3　桁架監(jiān)測(cè)桿件及傳感器布置 注：帶◆者表示應(yīng)變監(jiān)測(cè)桿件；每個(gè)監(jiān)測(cè)弦桿在距離柱邊2m位置處布置4個(gè)應(yīng)變傳感器。

3.2應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝

應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝，主要是指?jìng)鞲衅鞯陌惭b、保護(hù)措施的應(yīng)用和從傳感器到數(shù)據(jù)采集模塊再到數(shù)據(jù)中樞系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)的布置。

當(dāng)確定傳感器安裝位置后，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行考察的基礎(chǔ)上，了解目標(biāo)結(jié)構(gòu)的安裝點(diǎn)離地面的高度、結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度計(jì)劃、后期裝修設(shè)計(jì)方案及應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝需要的工具和工作平臺(tái)等相關(guān)信息，制定傳感器安裝方案，按照批準(zhǔn)的安裝方案實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝。

該工程采用敏感度高、體積小的光纖傳感器進(jìn)行應(yīng)力的實(shí)時(shí)監(jiān)控，由于目標(biāo)結(jié)構(gòu)為環(huán)形閉合結(jié)構(gòu)形式，采取相鄰的3榀或4榀桁架傳感器匯總到一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，然后把所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行串聯(lián)連接到數(shù)據(jù)中樞系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。這些都是為了確保后期的應(yīng)力監(jiān)測(cè)過(guò)程能夠順利地運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中樞系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊和公共機(jī)，放置在建筑的監(jiān)控室內(nèi)，以確保數(shù)據(jù)中樞系統(tǒng)能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控。

4應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析

數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)街袠锌刂葡到y(tǒng)。首先根據(jù)概率估計(jì)進(jìn)行誤差分析，剔除無(wú)效數(shù)據(jù)；然后重點(diǎn)分析焊接過(guò)程中焊接點(diǎn)附近傳感器的應(yīng)變數(shù)據(jù)和上部荷載變化、溫度變化對(duì)應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)的影響。

4.1焊接施工對(duì)其周邊鋼材應(yīng)變的影響

在距離8下-1和9下-1監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置10cm處，根據(jù)結(jié)構(gòu)施工需要，在傳感器安裝后對(duì)其進(jìn)行了焊接施工，施工前后該處傳感器應(yīng)變數(shù)據(jù)變化情況如圖4所示。

圖4　焊接施工影響的傳感器應(yīng)變數(shù)據(jù) 注：8下-1為8號(hào)桁架下弦桿上表面?zhèn)鞲衅鞯淖x數(shù)，9下-1為9號(hào)桁架下弦桿上表面?zhèn)鞲衅鞯淖x數(shù)。

圖4為受焊接影響的兩榀懸挑桁架根部桿件應(yīng)力隨時(shí)間變化情況。由圖可知，受焊接施工的影響，其周邊傳感器的應(yīng)變數(shù)據(jù)大幅度增加，最大從2.4με增加到583.6με，表現(xiàn)為拉應(yīng)力。焊接過(guò)程是一個(gè)局部不均勻加熱然后冷卻的過(guò)程，其周邊會(huì)形成大小不等、分布不均的殘余應(yīng)力場(chǎng)，其殘余應(yīng)力分布為焊縫中心出現(xiàn)壓應(yīng)力，然后隨著距離的增加，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，直到25cm處出現(xiàn)拉應(yīng)力最大值，然后拉應(yīng)力逐漸減小，最后過(guò)渡到壓應(yīng)力【4】。而傳感器距離焊縫10cm處，殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相符，充分肯定了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性和精確性。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律也說(shuō)明隨著時(shí)間的持續(xù)，焊接殘余應(yīng)力逐漸減小，結(jié)構(gòu)自身的內(nèi)力在不斷進(jìn)行調(diào)整并逐漸減小局部殘余應(yīng)力對(duì)其造成的影響。

4.2鋼結(jié)構(gòu)懸挑桁架應(yīng)力受溫度的影響

圖5、圖6為冬季一天中的11下-1處監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置傳感器的應(yīng)變變化和溫度變化值，在一天最大溫差為10.9℃的情況下，應(yīng)變數(shù)據(jù)變化為3.7με。由圖可知，應(yīng)變隨時(shí)間的變化規(guī)律與溫度變化規(guī)律相同，溫度的變化對(duì)桁架端部應(yīng)力的變化影響較小。右表中為監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)中三種不同桁架上某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在夏、秋、冬三個(gè)不同季節(jié)溫度下無(wú)上部活荷載情況下的應(yīng)變數(shù)據(jù)，在夏冬溫差為62℃時(shí)，最大應(yīng)變變化為28.5με。溫度引起材料的熱脹冷縮，在結(jié)構(gòu)兩端受到約束時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生由于熱脹冷縮而造成的應(yīng)力變化，同時(shí)，大型結(jié)構(gòu)受熱不均，也會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生由于溫度分布不均造成的應(yīng)力。但是，由于懸挑梁一端為自由端，溫度對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力在懸挑梁的自由端部很大程度上被釋放，溫度變化對(duì)懸挑梁桁架的應(yīng)力影響較小，這些與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律一致。

圖5　一天中應(yīng)變的變化

圖6　一天中溫度的變化

構(gòu)件溫度/℃356-27長(zhǎng)桁架(1下-1)-63.7-69.7-79.2中桁架(2下-1)160.4149.1131.9短桁架(3下-1)-430.7-450.2-465.1

4.3鋼結(jié)構(gòu)懸挑桁架應(yīng)力受上部荷載的影響

在施工過(guò)程及后期使用管理過(guò)程中，上部的荷載變化均會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)懸挑桁架應(yīng)力的變化，從而引起傳感器數(shù)據(jù)的波動(dòng)。圖7為11下-1監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化圖。圖中AB段為混凝土樓板澆筑工程中應(yīng)變數(shù)據(jù)的變化曲線，BC段是周邊框架玻璃幕墻施工過(guò)程中的應(yīng)變曲線，CD段為玻璃幕墻施工完成后周邊荷載撤走后的應(yīng)變曲線，而E-F-H段是建筑結(jié)構(gòu)中該監(jiān)測(cè)點(diǎn)上方有大量臨時(shí)荷載堆積和荷載移開后引起的應(yīng)力變化曲線。施工結(jié)束后，在使用過(guò)程中數(shù)據(jù)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，這種應(yīng)力的變化說(shuō)明在監(jiān)測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)隨上部荷載的變化在實(shí)時(shí)發(fā)生改變，而應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地捕捉到這一變化引起的應(yīng)變變化，這就反映了應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，后期穩(wěn)定的數(shù)據(jù)曲線也說(shuō)明了結(jié)構(gòu)良好的安全性和使用性。

圖7　應(yīng)變隨時(shí)間變化

5結(jié)論

本文所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)了冬季最寒冷季節(jié)、風(fēng)力最大時(shí)節(jié)、雪災(zāi)等一些非常規(guī)荷載的檢驗(yàn)，應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)準(zhǔn)確地記錄下了當(dāng)時(shí)的應(yīng)

a.光纖光柵傳感器安裝方便，測(cè)試精度高，傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確迅速，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集，而且能夠無(wú)限遠(yuǎn)程控制采集數(shù)據(jù)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

b.焊接施工造成周邊構(gòu)件應(yīng)力變化幅度較大，殘余應(yīng)力隨時(shí)間的推進(jìn)逐步自調(diào)整并重新分布；對(duì)于結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以獲得有益的數(shù)據(jù)，對(duì)分析評(píng)估結(jié)構(gòu)實(shí)際應(yīng)力和安全狀況有重要作用。

c.對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)，溫度對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響較小。

d.目前荷載及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)傳感器數(shù)據(jù)均趨于穩(wěn)定。在后期使用過(guò)程中經(jīng)歷大雪、大風(fēng)等天氣，數(shù)據(jù)均未出現(xiàn)大的波動(dòng)，與計(jì)算結(jié)果一致，說(shuō)明了工程結(jié)構(gòu)良好的安全性和使用性。

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水電站技術(shù)