大跨度空間鋼膜結構健康監(jiān)測研究與應用.pdf

1、大跨度空間結構是公共建筑所常采用的結構形式，其造型優(yōu)美、甚至可成為城市現(xiàn)代化的標志，但其受力卻十分復雜，一旦發(fā)生破壞將造成嚴重的經(jīng)濟損失和極壞的社會影響，為了充分把握空間結構的受荷與受力特點，近年來土木工程領域中的健康監(jiān)測成為了熱點研究方向，其通過在結構上布設傳感網(wǎng)絡，實時地把握足尺結構真實的荷載和受力狀態(tài)，是保障結構健康與安全的有效手段；此外，一個安裝了健康監(jiān)測系統(tǒng)的結構，相當于一個真實的現(xiàn)場試驗系統(tǒng)，可從中揭示出結構受力和服役過程的

2、性能演變規(guī)律，為結構分析與設計理論的發(fā)展與完善提供寶貴的資料。
　　本文以國家游泳中心(“水立方”)工程為背景，對其進行了為期4年（建設過程與服役期間）的監(jiān)測，取得了寶貴的數(shù)據(jù)；并對其進行了深入系統(tǒng)的分析，同時，結合數(shù)值模擬技術，揭示了該類結構建設與服役過程中的受荷與受力特點，為該類結構的分析和設計理論的發(fā)展與完善提供了科學依據(jù)。
　　本文主要研究內容包括：
　　提出了大跨度空間鋼膜結構健康監(jiān)測系統(tǒng)和施工卸載監(jiān)控系統(tǒng)的

3、設計方法，并為國家游泳中心設計了健康監(jiān)測與施工卸載監(jiān)測系統(tǒng)。
　　對國家游泳中心施工卸載過程中的結構桿件和支撐體系應變響應進行了實測研究，并結合數(shù)值模擬技術，揭示出施工卸載過程中結構與支撐體系的受力狀態(tài)變化特點，并對施工過程合攏溫度取值方案及施工卸載方案進行了對比性優(yōu)化分析，提出了較優(yōu)的選取方案。
　　研究了結構溫度應力的產(chǎn)生原理及基于光柵光纖技術應變傳感器的溫度補償原理，基于國家游泳中心監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究該類結構溫度場分布規(guī)律

4、，并構造了溫度與結構應變響應的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，揭示了溫度與結構應變的變化規(guī)律及時滯效應，在此基礎上，結合雪荷載及其應變監(jiān)測數(shù)據(jù)，提出了雪荷載應變的分離方法，最后，從實測和數(shù)值模擬角度研究了該結構的溫度場、溫度應變和雪荷載應變的變化規(guī)律及其分布規(guī)律。
　　基于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，提出基于靜力統(tǒng)計荷載分級的大跨度空間結構損傷診斷方法，證明了該方法的有效性；同時，基于溫度對結構模態(tài)參數(shù)的影響原理，采用現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)研究國家游泳中心的動力模態(tài)參數(shù)對