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钢结构施工过程健康监测技术研究与应用

王小波  
【摘要】: 近年来,大型钢结构在大型公共建筑中得到了广泛的应用,其结构体系越来越新颖、形式越来越复杂、规模越来越庞大,已成为当代建筑结构中最重要和最活跃的领域之一。然而,钢结构施工过程中的事故却在不断的增加,钢结构施工过程中健康监测技术的研究和应用成为结构安全施工的保障。钢结构的迅猛发展,对施工过程健康监测技术提出了更高的要求。 本文首先研究总结了国内外钢结构施工过程健康监测的方法,分析了钢结构施工过程中变形、应力、索力、振动以及施工环境等指标体系的监测的手段和方法,并且对比和列举了各种方法的优缺点和最新应用实例。另外,对钢结构施工过程的计算分析理论进行了研究,简要总结了钢结构施工过程计算中需要考虑的内容、计算方法以及荷载分析等。 通过研究国内外无线传感网络技术及其在土木工程领域的研究进展,归纳了其在土木工程监测中的优势。在此基础上,结合钢结构实际应力监测的需求,从设计的小型化、低功耗、低成本、高可靠性角度出发,开发了一套基于无线传感网络技术的振弦式应变监测系统,对其软硬件的开发、组网技术进行了详细的介绍。结合钢结构施工周期长的特点,利用3G等技术,实现了应力监测的远程操作,节省了监测成本,提高了监测效率。 研究了国内外主要领域预警技术的发展,并且整理了预警技术的概念、内容等。在此基础上,按照“明确警情、寻找警源、分析警兆和预报警级”来对钢结构施工过程预警体系进行分析,提出了钢结构施工过程安全预警的指标体系和综合预警方法,建立了预警机制体系。为了进一步对安全预警理论进行研究,本文设计出了简单构件预警试验平台,从而为后续研究提供了很好的条件。 结合宁波某钢结构廊桥施工吊装过程的实际监测,将无线远程振弦式应变和加速度监测系统、测量机器人等监测手段应用起来,对钢结构廊桥的整个施工吊装过程中变形、应力以及振动情况进行全过程跟踪监测与分析,并且结合本文提出的预警体系进行预警分析,保证了施工过程的顺利完成。


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