結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 3 鋼弦應變傳感器 鋼弦應變傳感器也是一種測量建筑物或構件表面應變量的傳感器。廣泛用于混凝土結構、橋梁結構和鋼結構中的桁架和支撐結構中。它以鋼弦作為傳感元件，與鋼弦頻率測定儀配合使用，實現(xiàn)其測量功能。 3.1 鋼弦應變傳感器構造及工作原理 其工作原理為：一定長度的鋼弦張拉在兩個端塊之間，端塊牢固置于被測物表面，被測物的變形使得兩端塊相對移動并導致鋼弦張拉變化，這種張力的變化使鋼弦諧振頻率的改變來測量結構的變形。儀器的信號激勵與讀數(shù)通過位于靠近鋼弦的電磁線圈來完成。 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 由于鋼弦的自振頻率與其長度、所用材料的密度和鋼弦的內應力有關。所以，鋼弦的自振頻率表達式可寫為： 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 從上式可見，對于一根長度 和材料密度 確定的鋼弦來說，其自振頻率 N只與鋼弦的內應力 有關，因此，N 值自然可以表示 。設計時，鋼弦周圍繞有線圈，鋼弦就相當于被置于線圈所形成的磁場當中，當鋼弦的長度發(fā)生變化時，也會伴隨著產生振動，這個振動會由于電磁感應而產生電勢。電勢的頻率由產生它的頻率所決定，所以，電勢的頻率和鋼弦振動的頻率是相同的。實際測量中，鋼弦的頻率不易直接測量，當電勢的頻率則容易被測出，上面已論述過，鋼弦的頻率可以用來表示鋼弦內應力，而鋼弦被牢固置于所測構件表面，故而也可用來表示構件表面應力。也即測出電勢的頻率，便可得知被測構件表面相應的應力。 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 三 常用監(jiān)測儀器簡介 1 靜力水準儀 如圖 2.6 所示，靜力水準儀本質上可看做是一組高精度連通器，利用易流動的液體作為連通管內的工作介質。首先選定一個基準點，也即參考點或不動點，結構各測點的液面在重力作用下形成一個平面，作為測量的基準面或工作面。實際測量時，浮子跟蹤液位上升和下降變化，將測點與基準點的微小高差變化通過接桿轉化為標志桿的垂直位移信號，此信號再通過傳感器采集并傳輸?shù)讲杉?。該儀器特別適合于要求高精度監(jiān)測垂直位移的場合，可監(jiān)測到 0.05mm 的高程變化，可以進行連續(xù)實時監(jiān)測。采用這種位移監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測，精度比 GPS 更高，耐久性不小于 3 年。 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 結構健康監(jiān)測系統(tǒng)簡述 2 全站儀 全站儀是一種集光、機、電為一體的新型測角儀器，與光學經緯儀比較電子經緯儀將光學度盤換為光電掃描度盤，將人工光學測微讀數(shù)代之以自動記錄和顯示讀數(shù)，使測角操作簡單化，且可避免讀數(shù)誤差的產生。電子經緯儀的自動記錄、儲存、計算功能，以及數(shù)據(jù)通訊功能，進一步提高了測量作業(yè)的自動化程度。 全站儀與光學經緯儀區(qū)別在于度盤讀數(shù)及顯示系統(tǒng)，電子經緯儀的水平度盤和豎直度盤及其讀數(shù)裝置是分別采用兩個相同的光柵度盤(或編碼盤)和讀數(shù)傳感器進行角度測量的。根據(jù)測角精度可分為 0.5〃，1〃，2〃，3〃，5〃，10〃等幾個等級 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結果分析 西寧體育館 健康監(jiān)測方案 及結果分析 結構形式 監(jiān)測內容 監(jiān)測方案 監(jiān)測結果及分析 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結果分析 一 結構形式 體育館鋼屋蓋采用空間平面桁架結構。平面桁架沿徑向和環(huán)向正交布置，6 榀主桁架通過建筑物中心且由鑄鋼節(jié)點構成一體，分別支承在 12 根大柱上。 二 監(jiān)測內容 （1）關鍵部位應力應變監(jiān)測； （2）結構變形監(jiān)測； （3）結構振動（加速度）監(jiān)測； （4）風速監(jiān)測； （5）結構溫度監(jiān)測。 在上述 5 個監(jiān)測項目中，關鍵部位應力應變監(jiān)測、結構變形監(jiān)測是體育館在施工階段和運營期間的重點監(jiān)測項目。加速度監(jiān)測、風速監(jiān)測和結構溫度監(jiān)測在體育館運營期間進行。 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結果分析 三 監(jiān)測方案 1 應力應變監(jiān)測方案 ①電阻應變片測點布置 為了解和研究支座節(jié)點和鑄鋼節(jié)點在卸載過程中的應力變化情況，在支座和鑄鋼上、下節(jié)點處共設計了 30 個測點。由于支座和鑄鋼中心上、下節(jié)點處空間狹小，光纖光柵和鋼弦應變傳感器都無法安裝，加之此處監(jiān)測為臨時監(jiān)測，非長期監(jiān)測，故而同時兼顧可操作性、經濟性和實用性。在上述三個部位選用了電阻應變計進行應變的臨時監(jiān)測。 具體布點見圖 3.4～圖 3.6，共有 30 處布置應變片。 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結果分析 其中球鉸支座與球相連的鋼板共 8 塊，每塊上面布置 1 個應變片，鋼板上應變片按逆時針橫豎向交互布置；與球相接的桿件共 9 個，每個上面布置 1 個應變片。共 17 處測點。 西寧體育館健康監(jiān)測方案及結果分析 鑄

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