[發(fā)明專利]確定機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷/損壞的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780004490.0
• 申請(qǐng)日: 2007-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN101379380A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 烏爾里克·施賴伯;安德烈亞斯·拉希;約翰·B·曼德;阿索爾·J·卡爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 諾思路格魯曼利特夫有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01M5/00
• 分類號(hào): G01M5/00;G01B11/16;G01C19/72;E04H9/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 王景剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及確定機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷和/或因機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷導(dǎo)致的機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞或狀態(tài)的方法。具體地說，本發(fā)明涉及確定建筑物載荷和/或建筑物載荷導(dǎo)致的建筑物損壞的方法，并涉及適合此目的的設(shè)備。

背景技術(shù)

在建筑物承載(例如，地震、風(fēng)暴、平坦屋頂上的積雪導(dǎo)致的重力載荷)過程中或承載之后監(jiān)控建筑物結(jié)構(gòu)整體性是重要的工作。除了需要減少個(gè)人損失之外，此時(shí)還必須考慮使建筑物停用時(shí)間最少的方面。此外，城鎮(zhèn)的規(guī)模不斷增大，存在多變的地形特性，導(dǎo)致建筑物載荷的影響例如地震的影響可能從城鎮(zhèn)的一部分到另一部分存在顯著的不同。在界定地非常狹窄的區(qū)域內(nèi)，具體建筑物的類型和結(jié)構(gòu)可能存在明顯的不同。因此，在極端情況下，對(duì)于一幢建筑物來說，如果遭受建筑載荷，可能損害嚴(yán)重，而直接毗鄰的結(jié)構(gòu)基本上保持毫發(fā)無損。

在災(zāi)害防護(hù)方面，因此產(chǎn)生了極其困難的情形，因?yàn)閷?duì)于優(yōu)化和協(xié)調(diào)救援措施來說，在相對(duì)龐大的大城市區(qū)域發(fā)生災(zāi)害事件時(shí)，沒有簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)來訂立援助措施的優(yōu)先次序。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所立足的目的在于具體說明一種用來確定具體建筑物載荷和/或建筑物損壞的方法和設(shè)備，以使可以在相對(duì)龐大的大城市區(qū)域發(fā)生災(zāi)害事件時(shí)，可以對(duì)援助措施訂立優(yōu)先次序。

為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)權(quán)利要求1和2，本發(fā)明確定了建筑物的載荷和/或建筑物載荷導(dǎo)致的建筑物損壞。此外，根據(jù)權(quán)利要求7和8，本發(fā)明提供了一種方法，用于確定機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷和/或機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷導(dǎo)致的機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞或狀態(tài)。此外，根據(jù)權(quán)利要求9和10，本發(fā)明提供了對(duì)應(yīng)的設(shè)備。在從屬權(quán)利要求中可以看出本發(fā)明具有優(yōu)勢(shì)的改進(jìn)和發(fā)展。

根據(jù)本發(fā)明用來確定建筑物載荷和/或建筑物載荷導(dǎo)致的建筑物損壞的方法，其特征在于，借助剛性地機(jī)械連接到建筑物部分上的光纖旋轉(zhuǎn)傳感器測(cè)量因建筑物載荷導(dǎo)致的建筑物部分的旋轉(zhuǎn)或建筑物損壞，并且從測(cè)量的旋轉(zhuǎn)來推導(dǎo)建筑物載荷/或建筑物損壞。

為了能更精確地確定建筑物載荷/建筑物損壞，可以采用多個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器，而非單個(gè)光纖旋轉(zhuǎn)傳感器，因此，可以借助剛性地機(jī)械連接到建筑物部分的對(duì)應(yīng)光纖旋轉(zhuǎn)傳感器測(cè)量因建筑物載荷/建筑物損壞導(dǎo)致的多個(gè)建筑物部分的旋轉(zhuǎn)，并且從測(cè)量的旋轉(zhuǎn)來推導(dǎo)建筑物載荷/建筑物損壞。換句話說，每個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器測(cè)量其所連接的建筑物部分的旋轉(zhuǎn)。然后從具體建筑物部分確定的旋轉(zhuǎn)的總和來推導(dǎo)建筑物的總體狀態(tài)，或者可以對(duì)于建筑物的每個(gè)部分具體確定建筑物載荷/建筑物損壞。因此，例如可以檢測(cè)建筑物上的扭曲，例如建筑物連續(xù)的樓層之間的扭曲。

根據(jù)需要，每個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器都可以具體設(shè)計(jì)成單軸、雙軸或三軸式旋轉(zhuǎn)傳感器，就是說每個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器可以具體設(shè)計(jì)成測(cè)量圍繞一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸或三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)的傳感器。因此，例如，建筑物特別關(guān)鍵的部分可以裝備三軸旋轉(zhuǎn)傳感器，以便能精確測(cè)量，而在建筑物不重要的部分，例如雙軸或單軸式旋轉(zhuǎn)傳感器就足夠了。

在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)傳感器緊固到建筑物的側(cè)墻上，以使可以從測(cè)量的旋轉(zhuǎn)來推導(dǎo)側(cè)墻和由側(cè)墻支撐的建筑物地板或天花板之間的相對(duì)角度。這種相對(duì)角度對(duì)于評(píng)估建筑物載荷/建筑物損壞來說，特別是對(duì)地震損壞來說，是一種經(jīng)過驗(yàn)證的措施。

除了光纖旋轉(zhuǎn)傳感器之外，還可以在建筑物上設(shè)置加速度傳感器或者其他傳感器，它們剛性地機(jī)械連接到對(duì)應(yīng)的建筑物部分，并通過其測(cè)量建筑物載荷/建筑物損壞導(dǎo)致的建筑物部分的平動(dòng)，而且從所測(cè)量的平動(dòng)可以推導(dǎo)建筑物載荷/建筑物損壞。額外提供這些傳感器允許特別精確地確定建筑物載荷/建筑物損壞，因?yàn)榭梢詼y(cè)量運(yùn)動(dòng)的全部六個(gè)自由度(準(zhǔn)確地說，平動(dòng)的三個(gè)自由度和旋轉(zhuǎn)的三個(gè)自由度)。

在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中，從測(cè)量的旋轉(zhuǎn)和/或平動(dòng)來推導(dǎo)建筑物相對(duì)于地球自轉(zhuǎn)軸線的取向變化。這種取向變化可以認(rèn)為是確定建筑物載荷/建筑物損壞特別是地震損壞的可靠測(cè)量值。

一般來說，本發(fā)明提供一種方法，用來確定機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷和/或機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷導(dǎo)致的機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞或狀態(tài)。該方法的特征在于，經(jīng)由剛性地機(jī)械連接到結(jié)構(gòu)部分的光纖旋轉(zhuǎn)傳感器來測(cè)量機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷/損壞導(dǎo)致的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的旋轉(zhuǎn)，并且從測(cè)量的旋轉(zhuǎn)來推導(dǎo)機(jī)械結(jié)構(gòu)的載荷/損壞/狀態(tài)。

此外，本發(fā)明涉及一種方法，用來確定機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷和/或機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷導(dǎo)致的機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞或狀態(tài)。該方法的特征在于，經(jīng)由剛性地機(jī)械連接到結(jié)構(gòu)部分的對(duì)應(yīng)光纖旋轉(zhuǎn)傳感器來測(cè)量機(jī)械結(jié)構(gòu)載荷/損壞導(dǎo)致的多個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的旋轉(zhuǎn)，并且從測(cè)量的旋轉(zhuǎn)來推導(dǎo)機(jī)械結(jié)構(gòu)的載荷/損壞/狀態(tài)。

術(shù)語“機(jī)械結(jié)構(gòu)”應(yīng)理解為指的是例如建筑物或建筑物部分(屋頂)、橋梁、隧道、飛行器的機(jī)艙或機(jī)翼、地面部分(例如，山體的巖石)、管道或交通線路(公路、軌道、鐵路)等等。