大跨度空间钢结构安装过程监测与分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第5期广东土木与建筑NO．521107年5月GUANGDONGARCHn'ECTURECIVILENGINEERINGMAY2Ool7大跨度空间钢结构安装过程监测与分析刘志强(广州市第三建筑工程有限公司广州510050)摘要：结合某工程实例。介绍运用光纤布拉格光栅传感技术，对大型空间钢结构安装中的应力应变进行跟踪监测，分析实测参数与理论值的偏差原因，提出设计和施工方面需修正和完善的措施与建议。关键词：大跨度空间钢结构；光纤传感技术；安装监测与分析佛山岭南明珠体育馆主体结

2、构属大跨度斗拱型内力变化．是了解结构施工过程形态和受力情况最穹顶空间钢结构．由1个主馆和2个副馆通过中庭直接的途径。结构的位移和绕度采用全站仪进行监连梁联结组成，结构新颖，设计复杂，为国内首创。测．而内力测试则通过测试杆件的应变通过换算．间其中主馆直径为128．4m，高35．48m，共分为15层，接得到杆件的内力．电阻应变片是最常用的应变测1～10层属非标准型水平环向桁架结构．11～15层为试工具。大量的工程实践表明．电阻应变片存在成活近似网架结构．副馆结构与主馆类似．钢结构模型如率低、稳定性与耐久性差、抗电磁干扰和

3、环境温度性图1所示。考虑到现场条件限制和结构特点．最终差等缺陷。因此．本工程钢结构施工采用了应变监测确定本工程钢结构安装采用在场馆内搭设框架式临的最新技术．即基于光栅反射的光纤布拉格光栅传时支撑胎架．大型履带吊从场外分层分段进行水平感技术，与传统的电传感器相比．光纤光栅传感器在环梁桁架吊装，中心穹顶屋盖网架(地面组装)液压传感网络应用中具有明显的技术优势：整体提升相结合的安装方法(1)可靠性好、抗干扰能力强。由于光纤光栅对被感测信息用波长编码．而波长是一种绝对参量．它不受光源功率波动和光纤弯曲等因素引起的系统损耗的影

4、响，具有更好的可靠性和稳定性：(2)传感头结构简单，适合各种应用场合；图1整体钢结构模型(3)抗电磁干扰、抗腐蚀能力强，能在恶劣的化钢结构安装中采用了先进的有限元仿真技术．学环境下工作：对体育馆3个穹顶网壳的施工全过程进行模拟．分(4)寿命长．可以在25年内不退化：析了结构安装过程中的最大变形和应力．为方案设(5)可以实现远距离监测．信号损失极小。计和指导施工提供了科学的技术参考但上述分析光纤布拉格光栅监测原理是通过对在光纤内部是建立在施工完全理想化的假设上．施工中的非理写入的光栅反射的布拉格波长光谱的检测．实现被想

5、因素都被简化忽略掉，因此计算结果是较粗略的。测结构应变和温度的测量。其测试原理如图2所示。要全面了解结构施工过程中的受力和变形情况．以及各种施工非理想因素对结构的影响．对网壳结构的施工进行全过程现场监控是十分必要的．对确保工程的安全施工和保证工程质量具有重要意义信号分析解调器图2光纤布拉格光栅多通道传感网络示意图1监测技术的选择2应变检测方案的制定在大型空间钢结构的施工监测中．结构的内力和位移是两个重要的参数．其中内力是反映结构受2．1应变检测点的设置力情况最直接的参数，跟踪结构杆件施工过程中的应变检测点主要设置在以

6、下部位：①内环梁：沿27维普资讯http://www.cqvip.com2007年5月第5期刘志强：大跨度空间钢结构安装过程监测与分析MAY20o7No．5环梁轴向布置在跨中梁侧面÷高度处两侧；②内外(2)应变对比层拉杆：沿圆杆轴向布置在杆中部两侧；③层间竖测试所得外圆杆在施工中处下受拉状态．且增量杆：沿斜撑、柱轴向布置在柱中部两侧。大于计算值．部分外圆杆测点轴向应变实测值与计2．2应变检测周期和部分算值比较见表2·安装到第3层水平环梁闭合后测量应变初值：3．2原因分析安装到第4、6、8层水平环梁闭合后分别进行应变测

7、(1)水平构件的初始值测量．是该层安装就位后量；场馆中心屋顶整体液压提升结构监测与分析；场并未承受上层重量．承受上层重荷载后则产生较大馆临时支撑体系卸载结构受力过程的监测与分析。变形。随着结构连接成形密实后，结构变形将趋于稳定，从而使沉降增量减小，结构每层沉降均匀，同一3纲结构水平环梁分层分段施工过程监测与分析状态下结构上下部沉降增量呈递增趋势．但模拟计算结果规律却不明显根据体育馆钢结构水平环梁分层分段施工的前(2)模拟计算模型与实际结构状态不可避免地四期位移和应变监测情况f包括3层闭合的初值测存在差异．如结构所处温

8、度场的影响、焊接收缩变形、量和4、6、8层闭合时的测量)，结合施工和设计方提计算模型的边界条件假设的问题等供的施工模拟计算数值．总结分析如下：(3)测试过程中的施工影响。3．1计算值与实测值的对比3．3结论与建议(1)竖向位移对比(1)由测试数据分析可知，结构每层沉降一致均与计算值相比，由于逐层增加的上部水平环形匀。同一状态下结构上下部沉降增量