大跨度空間鋼膜結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究與應(yīng)用.pdf

1、大跨度空間結(jié)構(gòu)是公共建筑所常采用的結(jié)構(gòu)形式，其造型優(yōu)美、甚至可成為城市現(xiàn)代化的標(biāo)志，但其受力卻十分復(fù)雜，一旦發(fā)生破壞將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和極壞的社會影響，為了充分把握空間結(jié)構(gòu)的受荷與受力特點(diǎn)，近年來土木工程領(lǐng)域中的健康監(jiān)測成為了熱點(diǎn)研究方向，其通過在結(jié)構(gòu)上布設(shè)傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時地把握足尺結(jié)構(gòu)真實(shí)的荷載和受力狀態(tài)，是保障結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一個真實(shí)的現(xiàn)場試驗(yàn)系統(tǒng)，可從中揭示出結(jié)構(gòu)受力和服役過程的

2、性能演變規(guī)律，為結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)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(jìn)行了為期4年（建設(shè)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(jìn)行了深入系統(tǒng)的分析，同時，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，揭示了該類結(jié)構(gòu)建設(shè)與服役過程中的受荷與受力特點(diǎn)，為該類結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)理論的發(fā)展與完善提供了科學(xué)依據(jù)。
　　本文主要研究內(nèi)容包括：
　　提出了大跨度空間鋼膜結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)和施工卸載監(jiān)控系統(tǒng)的

3、設(shè)計(jì)方法，并為國家游泳中心設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)桿件和支撐體系應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)測研究，并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，揭示出施工卸載過程中結(jié)構(gòu)與支撐體系的受力狀態(tài)變化特點(diǎn)，并對施工過程合攏溫度取值方案及施工卸載方案進(jìn)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(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的產(chǎn)生原理及基于光柵光纖技術(shù)應(yīng)變傳感器的溫度補(bǔ)償原理，基于國家游泳中心監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究該類結(jié)構(gòu)溫度場分布規(guī)律

4、，并構(gòu)造了溫度與結(jié)構(gòu)應(yīng)變響應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，揭示了溫度與結(jié)構(gòu)應(yīng)變的變化規(guī)律及時滯效應(yīng)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合雪荷載及其應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)，提出了雪荷載應(yīng)變的分離方法，最后，從實(shí)測和數(shù)值模擬角度研究了該結(jié)構(gòu)的溫度場、溫度應(yīng)變和雪荷載應(yīng)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(jì)荷載分級的大跨度空間結(jié)構(gòu)損傷診斷方法，證明了該方法的有效性；同時，基于溫度對結(jié)構(gòu)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