[發(fā)明專利]一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力體系的內(nèi)力測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710522926.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107451333B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏巨偉;黃玉林;占羿箭;左自波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海建工集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/13;G06F119/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力體系的內(nèi)力測(cè)量方法，涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力系統(tǒng)的內(nèi)力測(cè)量方法，只能得到局部張力單元的內(nèi)力狀態(tài)、無(wú)法定量獲得整體張力系統(tǒng)的內(nèi)力數(shù)據(jù)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)評(píng)估困難問(wèn)題。步驟如下：基于奇異值分解技術(shù)確定局部待監(jiān)測(cè)預(yù)張力單元的數(shù)量；確定待監(jiān)測(cè)預(yù)張力單元的位置，選取內(nèi)力值較大的所述預(yù)張力單元作為內(nèi)力測(cè)量的對(duì)象；測(cè)量少量預(yù)張力單位的真實(shí)內(nèi)力值；對(duì)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行測(cè)量；對(duì)實(shí)際預(yù)張力體系的平衡矩陣進(jìn)行奇異值分解得到預(yù)張力體系的真實(shí)自應(yīng)力模態(tài)，借助局部預(yù)張力單元的真實(shí)內(nèi)力值求解預(yù)張力體系的自應(yīng)力模態(tài)組合系數(shù)，最后得出整個(gè)預(yù)張力體系的內(nèi)力值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力體系的內(nèi)力測(cè)量方法。

背景技術(shù)

預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)是一類重要的大跨度空間結(jié)構(gòu)形式，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有張弦梁、弦支穹頂結(jié)構(gòu)、空間索桁結(jié)構(gòu)、索網(wǎng)結(jié)構(gòu)及張拉整體結(jié)構(gòu)等等。預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)的一個(gè)顯著特征是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)部布設(shè)有張力系統(tǒng)，以提高結(jié)構(gòu)的剛度或獨(dú)立進(jìn)行承載。與常規(guī)的剛性結(jié)構(gòu)不同，預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)采用張拉索或受壓桿構(gòu)成的柔性張力系統(tǒng)，它需要借助預(yù)張力過(guò)程來(lái)保障其有效成形，并通過(guò)建立的預(yù)張力來(lái)確保體系的穩(wěn)定性，可見(jiàn)，預(yù)張力是大跨度空間結(jié)構(gòu)體系成立的前提以及保障其服役期安全性的關(guān)鍵。正因如此，有關(guān)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力系統(tǒng)的內(nèi)力測(cè)量一直是國(guó)內(nèi)外大跨度空間結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

目前，已研究出許多成熟的索力測(cè)量方法，如磁通量法(EM法)、振動(dòng)法、波動(dòng)法、三點(diǎn)彎曲法及錨索計(jì)法等等，在實(shí)際工程中，利用上述索力測(cè)量方法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力系統(tǒng)內(nèi)力測(cè)量的步驟如下：

(1)對(duì)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，通過(guò)分析將張力系統(tǒng)中受力較大或較為敏感的構(gòu)件確定為監(jiān)測(cè)對(duì)象；

(2)分析張力系統(tǒng)的特點(diǎn)，確定索力測(cè)量方法；

(3)依據(jù)確定的索力測(cè)量方法，在待監(jiān)測(cè)預(yù)張力單元(張拉索和受壓桿等簡(jiǎn)稱為預(yù)張力單元)上布設(shè)相應(yīng)的傳感器，如磁通量法采用EM傳感器，振動(dòng)法和波動(dòng)法采用加速度傳感器等；

(4)依據(jù)監(jiān)測(cè)得到的內(nèi)力數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

由于受測(cè)量成本和工作量等諸多因素限制，目前有關(guān)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力系統(tǒng)的內(nèi)力測(cè)量都是基于局部構(gòu)件或局部張力單元，即只能在少量的張力單元上布設(shè)傳感器，監(jiān)測(cè)得到的為局部張力單元的內(nèi)力數(shù)據(jù)，而對(duì)預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)的整體內(nèi)力狀態(tài)只能做定性分析。因此，在預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)施工張拉完畢或在其服役期間，由于無(wú)法獲得預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)整體張力系統(tǒng)的內(nèi)力數(shù)據(jù)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)評(píng)估困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力系統(tǒng)的內(nèi)力測(cè)量方法，只能得到局部張力單元的內(nèi)力狀態(tài)、無(wú)法定量獲得整體張力系統(tǒng)的內(nèi)力數(shù)據(jù)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)評(píng)估困難的問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力體系的內(nèi)力測(cè)量方法，有機(jī)地將局部的預(yù)張力測(cè)量和預(yù)張力體系的形狀測(cè)量結(jié)合起來(lái)，能夠準(zhǔn)確、高效地定量求解預(yù)張力體系的整體內(nèi)力狀態(tài)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力體系的內(nèi)力測(cè)量方法，步驟如下：

S1：基于奇異值分解技術(shù)確定局部待監(jiān)測(cè)預(yù)張力單元的數(shù)量，建立預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)的有限元模型，形成所述預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)的預(yù)張力體系數(shù)據(jù)庫(kù)G_E并組集其平衡矩陣A_E，對(duì)所述平衡矩陣A_E進(jìn)行奇異值分解，根據(jù)所述平衡矩陣A_E正奇異值的數(shù)量確定待監(jiān)測(cè)預(yù)張力單元的數(shù)量；

S2：確定所述待監(jiān)測(cè)預(yù)張力單元的位置，對(duì)所述預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)在自重和預(yù)應(yīng)力作用下的平衡狀態(tài)進(jìn)行求解，提取所述預(yù)應(yīng)力空間結(jié)構(gòu)張力體系的內(nèi)力值，選取內(nèi)力值較大的所述預(yù)張力單元作為內(nèi)力測(cè)量的對(duì)象；