一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及結(jié)構(gòu)工程自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由很多桿件通過節(jié)點，按照一定規(guī)律組成的空間桿系結(jié)構(gòu)。鋼網(wǎng)架 結(jié)構(gòu)根據(jù)外形可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。通常情況下，平板網(wǎng)架稱為網(wǎng)架，曲面網(wǎng)架稱為 網(wǎng)殼。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的特性，受力合理，覆蓋跨度大，是一種頗受國內(nèi) 外關(guān)注的空間結(jié)構(gòu)，成為半個世紀W來發(fā)展最快的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)美的建筑造 型，無論是建筑平面、外形和形體都能給設(shè)計師W充分的創(chuàng)作自由。建筑平面上，可W適應(yīng) 多種形狀，如圓形、矩形、多邊形、Ξ角形、扇形W及各種不規(guī)則的平面;建筑外觀方面，可W 形成多種曲面，如球面、楠圓面、旋轉(zhuǎn)拋物面屋面，建筑的各種形體可通過曲面的切割和組 合得到;結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力合理，可W實現(xiàn)較大的跨度。由于網(wǎng)殼曲面的多樣化，結(jié)構(gòu)設(shè) 計人員可W通過精屯、的曲面設(shè)計使網(wǎng)殼受力均勻。
[0003] 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)均為空間桿系結(jié)構(gòu)，具有Ξ維受力特點，能承受各方向的作 用。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中的桿件，既為受力桿件，又互為支撐桿件，協(xié)同工作，整體性和 穩(wěn)定性好，空間剛度大，能有效承受非對稱荷載、集中荷載和動荷載的作用，具有較好的抗 震性能。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相比，其支座構(gòu)造較為簡單。而網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)型式，受 力更趨于合理，且可W實現(xiàn)更美觀的建筑外形。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的主要缺點在于:桿件和節(jié)點幾 何尺寸的偏差W及曲面的偏離對網(wǎng)殼的內(nèi)力、整體穩(wěn)定性和施工精度影響較大，給結(jié)構(gòu)設(shè) 計和施工帶來了一定的困難。為減小網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)初始缺陷，對于桿件和節(jié)點的加工精度要求 較高，加工難度大。此外，網(wǎng)殼的矢高很大時，增加了屋面面積和不必要的建筑內(nèi)部空間，增 加建筑材料和能源的消耗，運些問題在大跨度網(wǎng)殼中顯得更加突出。由于鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能適 應(yīng)不同跨度、不同平面形狀、不同支承條件、不同功能需要的建筑物，不僅中小跨度的工業(yè) 與民用建筑有所應(yīng)用，而且被大量應(yīng)用于中大跨度的體育館、展覽館、大會堂、影劇院、車 站、飛機庫、廠房和倉庫等建筑中。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能 夠在不影響鋼網(wǎng)架運營的情況下檢測其承載力是否滿足設(shè)計要求。
[000引本實用新型的技術(shù)方案為：
[0006] -種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)，包括應(yīng)力應(yīng)變檢測單元、曉度檢測單元W及荷載 加載單元。應(yīng)力應(yīng)變檢測單元包括電阻應(yīng)變片和與電阻應(yīng)變片相連的靜態(tài)應(yīng)變采集儀，電 阻應(yīng)變片設(shè)置在鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力測量桿件上。曉度檢測單元包括鋼絲和與鋼絲的一端 相連的位移傳感器，鋼絲的另一端設(shè)置在鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的曉度測點。荷載加載單元包括加 載吊籃和加載到加載吊籃上的重物，加載吊籃的一端連接到鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測量桿件或 曉度測點上。
[0007] 具體的，應(yīng)力測量桿件包括鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下層腹桿、中層腹桿和上層腹桿。
[0008] 具體的，曉度測點為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下旋節(jié)點。
[0009] 本實用新型的有益效果:本實用新型利用安裝在鋼網(wǎng)架上的應(yīng)力應(yīng)變檢測單元、 曉度檢測單元和荷載加載單元檢測鋼網(wǎng)架的應(yīng)變和曉度，W掌握鋼結(jié)構(gòu)的承載力是否滿足 設(shè)計要求。使用電阻應(yīng)變片和靜態(tài)應(yīng)變采集儀檢測鋼網(wǎng)架的應(yīng)變，具有檢測速度快和檢測 結(jié)構(gòu)可靠的優(yōu)點。使用鋼絲將鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上曉度測點的位移變化傳輸至位于地面上的位移 傳感器，設(shè)計成本低廉，且檢測速度快、檢測結(jié)果可靠。本實用新型的應(yīng)力測量桿件囊括了 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下層腹桿、中層腹桿和上層腹桿，能夠全面掌握整個鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變 情況。本實用新型的曉度測點為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中曉度變化最大的下旋節(jié)點。運種選擇曉度測 點的技術(shù)方案一方面大幅簡化了測點布置，另一方面通過掌握曉度變化最大的下旋節(jié)點的 曉度，W實現(xiàn)對整個鋼網(wǎng)架曉度的全面掌控。本實用新型設(shè)計結(jié)構(gòu)簡潔，適用于全國各類鋼 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全評測，具有較大的應(yīng)用和推廣空間。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本實用新型的組成示意圖。
[0011] 圖2為應(yīng)力測量桿件I的應(yīng)力-荷載變化曲線圖。
[001引圖3為應(yīng)如則量桿件II的應(yīng)力-荷載變化曲線圖。
[0013] 圖4為應(yīng)力測量桿件ΙΠ 的應(yīng)力-荷載變化曲線圖。
[0014] 圖5為應(yīng)力測量桿件IV的應(yīng)力-荷載變化曲線圖。
[001引圖6為曉度測點1的曉度-荷載曲線圖。
[0016] 圖7為曉度測點2的曉度-荷載曲線圖。
[0017] 圖2-7中，正方形點線為理論值曲線，菱形點線為實測值曲線。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0019] 實施例為赤承高速公路錦山東收費站鋼網(wǎng)架工程，實施例的鋼網(wǎng)架為螺栓球節(jié)點 正放四角錐鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，左右對稱加寬，結(jié)構(gòu)形式尺寸相同，長47.1m，寬14.6m。網(wǎng)架鋼管采 用高頻焊管，鋼號為Q235B。網(wǎng)架鋼球采用GB699中45號鋼制成的螺栓球，網(wǎng)架套筒采用 Q235鋼，螺釘或銷子采用40Cr鋼。圖1所示為檢測實施例鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安全評測系統(tǒng)的組 成，及檢測信號流向。
[0020] 首先，通過有限元分析設(shè)計軟件midas對實施例的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行受力分析，找出 內(nèi)力較大的桿件和變形較大的點，W此為依據(jù)進行檢測布點。其次，設(shè)計試驗荷載。試驗荷 載按恒荷載與活荷載的基本組合進行計算并加載，依據(jù)圖紙和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》計算得 每個加載點加載總重為8KN。再次，加載試驗荷載并檢測。試驗荷載加載時采用分級加載的 方式，共分五級，分別是20%、40%、60%、80%和100%。全部測點（包括應(yīng)力測量桿件和曉度測 點)在正式加載試驗前均進行零荷載讀數(shù)，W后每次加載或卸載后即讀數(shù)一次，并在結(jié)構(gòu)變 位達到相對穩(wěn)定后及進入下一級荷載之前再讀數(shù)一次。對結(jié)構(gòu)變位較大的測點，每隔5分鐘 觀測一次，W觀測結(jié)構(gòu)變位是否達到相對穩(wěn)定。最后，檢測數(shù)據(jù)分析。通過對現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù) 的分析整理，選取有代表性的應(yīng)力測量桿件的應(yīng)變和曉度測點的曉度進行分析，由于實施 例中的鋼網(wǎng)架具有對稱性，選擇的應(yīng)力測量桿件共四個，曉度測點共兩個，檢測結(jié)果見表^ 3。
[0021 ]表1各應(yīng)力測量桿件最大實測應(yīng)力值及理論應(yīng)力值匯總表 [0022]
[0027] 圖2~5為應(yīng)力測量桿件I~IV的應(yīng)力-荷載變化曲線。由圖2~5所示，各應(yīng)力測量桿件 的應(yīng)力實驗值均小于理論分析值，遠低于材料的屈服強度，且應(yīng)力-荷載曲線近似直線，運 說明實施例中的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力在線彈性內(nèi)，且富余量較大，強度儲備較高，滿足使用安 全要求。
[0028] 本次曉度檢測采用鋼絲將網(wǎng)架上曉度測點的位移引至地面上的位移傳感器，進行 測量。為確保采集數(shù)據(jù)的準確，在加載時盡量避免了鋼網(wǎng)架的振動對數(shù)據(jù)的影響，每次采集 時等到數(shù)據(jù)穩(wěn)定W后再進行采集。如圖6~7所示，各曉度測點的曉度理論分析值與實驗值均 較為吻合，且隨著荷載的施加基本呈直線變化，即使加到荷載值的100%時節(jié)點的曉度依然 較小，安全儲備高。
[0029] 利用表3數(shù)據(jù)計算，各曉度測點的曉度殘余變形值分別為最大值的18.87%和 13.19%，均小于規(guī)范要求的20%。
[0030] 綜上所述，在設(shè)計荷載下，實施例中的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵桿件的應(yīng)變和關(guān)鍵點處 的實測值均較小，材料均處于線彈性范圍內(nèi)，且強度儲備較高，因此，在正常設(shè)計條件下使 用，結(jié)構(gòu)處于剛性狀態(tài)，滿足安全要求，且安全度較高。
[0031] W上所述實施方式僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，而并非本實用新型可行實施的 窮舉。對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本實用新型原理和精神的前提下對其所作 出的任何顯而易見的改動，都應(yīng)當(dāng)被認為包含在本實用新型的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)，其特征在于其包括應(yīng)力應(yīng)變檢測單元、撓度檢測單 元以及荷載加載單元;所述應(yīng)力應(yīng)變檢測單元包括電阻應(yīng)變片和與所述電阻應(yīng)變片相連的 靜態(tài)應(yīng)變采集儀，所述電阻應(yīng)變片設(shè)置在鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力測量桿件上;所述撓度檢測 單元包括鋼絲和與所述鋼絲的一端相連的位移傳感器，所述鋼絲的另一端設(shè)置在鋼網(wǎng)架結(jié) 構(gòu)上的撓度測點；所述荷載加載單元包括加載吊籃和加載到加載吊籃上的重物，所述加載 吊籃的一端連接到鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測量桿件或撓度測點上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)，其特征在于所述應(yīng)力測量桿 件包括鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下層腹桿、中層腹桿和上層腹桿。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)，其特征在于所述撓度測點為 鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的下旋節(jié)點。
【專利摘要】本實用新型涉及結(jié)構(gòu)工程自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)。本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)安全評測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在不影響鋼網(wǎng)架運營的情況下檢測其承載力是否滿足設(shè)計要求。本實用新型包括應(yīng)力應(yīng)變檢測單元、撓度檢測單元以及荷載加載單元。應(yīng)力應(yīng)變檢測單元包括電阻應(yīng)變片和與電阻應(yīng)變片相連的靜態(tài)應(yīng)變采集儀，電阻應(yīng)變片設(shè)置在鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力測量桿件上。撓度檢測單元包括鋼絲和與鋼絲的一端相連的位移傳感器，鋼絲的另一端設(shè)置在鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上的撓度測點。荷載加載單元包括加載吊籃和加載到加載吊籃上的重物，加載吊籃的一端連接到鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的加載點上。
【IPC分類】G01M99/00
【公開號】CN205157214
【申請?zhí)枴緾N201520885609
【發(fā)明人】鄧書俊, 王學(xué)沖, 沈錦杰, 王亞沖
【申請人】中鐵城際規(guī)劃建設(shè)有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月9日