中国航海博物馆结构内力健康监测研究.pdfVIP

第}届全国现代结构J‘程学术研讨会 中国航海博物馆结构内力健康监测研究 宋建华 ±*m≈*18f##m0目±■2∞∞z) 提要：文介绍了在索喇张拉过程中对中国航海博物馆帆体结构重要帮缔构部位的应力应变和索网幕墙霸力进行监测的方 法和方案通过监蒲获得结构实际受力状志教据．为蛄构的施T过程安全评估和Ⅲ常使用保障提供依据．监涮得捌的 帆体结构施I过程与使用状态数据迁可对此杂交体系的结构设计与菇I方寨进行柱控-为以后设计施I此凳复杂结 构提供借鉴。 美蕾词：应力监铡，索力监测，EM 一、前言 中国航海博物馆坐落于上海市l晦港新城滴水湖畔，位于东海之滨。其中央帆体是由三铰拱、空间管桁 架、双曲索周玻璃幕墙等共同作用组合而成的空问结构体系。帆体屋面高58米．左右两片帆体在40米高 度位置的三铰拱顶相互铰接，上端悬挑18米，拱顶下部两帆体问由两块单层双曲面索阿玻璃幕墙互相拉结， 和帆件屋面共同形成封闭展览空问(图”。整个帆体体型独特、结构构成复杂．设计旌工难度大。 (a)中央帆体结构示意 (b)单片帆体屋面组成示意 围1中央帆体结构组成 对此复杂结构．鉴于实际旖工、使用中的较多不确定园素．在索网张拉阶段，为保障施工过程中结构 的安垒性以及结构在建成后使用过程中的可靠性．有必要对结构重要部位的进行张拉阶段的应力监测，另 外，为保证旄工张拉顺利进行，保障结构张拉完成后建筑物的正常使用，必须对索网索力进行检测。 二、三铰拱应力应变监测 (一)监铡目的 在大型空问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．其中内力足反映结构受力情 况最直接的参数．跟踪结构杆件施工过程中的内力变化．是了解结构施工过程形态和受力情况最直接的逢 I业建筑如lO增刊 第十届全国现代结构‘T：程学术研讨会 径，对结构在施工过程中关键部位构件的应力情况进行监测，把握结构的应力情况，确保结构的安全性。 通过对三铰拱中受施工过程和荷载作用影响较大的部位进行应力监测可反映结构安全状态。 (二)监测系统及原理 由于需对施工过程和使用过程的杆件应力进行监测，监测周期较长，受施工环境和气候影响大，确定 采用抗干扰性较强、长期稳定性好的振弦式应变计进行监测。振弦式应变计是利用张紧钢弦的弦振频率与 弦的张紧程度之间的变化关系来测量钢弦的应变，进而反映被测物体表面应变。应变计上有一根钢弦张拉 固定在两块安装块之间，安装块焊接在待测钢件表面，钢件表面的受力变形(应变变化)导致两个安装块 相对运动，引起钢弦伸长或缩短，钢弦张力发生改变，通过读数仪使紧靠钢弦的电磁线圈激振钢弦并测读 其自振频率，换算反映出两安装块间钢件应变大小，乘以钢材弹性模量后得到钢件应力。应变计构造如图 2所示。 4芯电缆(信号线) 鏖熏丛壁堡 J， 一 图2振弦式应变计构造示意 (三)监测方案 1．测点布置 按照三铰拱受力和现场施工实际情况，将测试点对称布置在三铰拱管桁架四个节间位置，其中，靠近 支座铰节点处两个。靠近顶部铰节点处两个。管桁架由三根弦管和它们之间的联系腹杆组成，应变计安装 在弦管上。沿管壁周圈360度均布4个，每测点三根弦管共安装12个，四个测点位置共计48个应变计。 测点布置见图3所示。 铰支座A (a)测点布置 (b)管桁架节间示意 (c)沿管壁布置示意 图3现场钢结构应变测点布置图 2．监测步骤 索网安装张拉阶段。根据张拉施工方案，张拉分步为张拉至索张力设计值20％、设计值50％、设计值 80％和设计值100％四步，因此随索网的安装以及张拉成形过程，结合现场施工实际，同时进行改四个步骤