关于结构健康监测系统在大连市体育馆中的应用的认识..docVIP

关于结构健康监测系统在大连市 体育馆中的应用的认识 摘要：本文首先介绍了结构健康监测的概念、设计原则和组成部分以及结构的损伤识别，然后主要介绍了结构健康监测系统在大连市体育馆中的应用，分别从工程背景、弦支穹顶结构有限元分析、监测方案及监测方法、健康监测系统的研发和监测结果等5个方面进行展开。最后，通过结论表达了结构健康监测系统给工程实际问题带来的利好。 关键词：健康监测；损伤识别；有限元分析 pplication of Structural Health Monitoring System in Dalian city Stadium Abstract: Firstly,this article introduces the concept of structural health monitoring, designing principle, component of structure and the damage identification. Then,the application of structural health monitoring system in Dalian city stadium is introduced respectively from the following five aspects, such as engineering background,finite element analysis of chord dome structure, monitoring plan and method, research?and?development of health monitoring system and its monitoring results. Last,the advantage of structural health monitoring system is concluded via its conclusion. Key words：Health Monitoring; damage identification; finite element analysis 1 引言 随着科技的进步及人类未来的需求，现代土木结构正在向大型化、复杂化方向发展，这些大型复杂结构，如飞机场、高层结构、新型桥梁、大跨度网架结构在复杂的环境中将受到各种突发性外在因素的影响而使结构的安全受到威胁。所以，这些现代结构的安全性能必须要引起人们的高度重视。 对大型结构的结构性能进行实时的监测，及时发现结构的损伤，预测结构的性能变化并做出维护决定，对提高工程结构的使用效率具有重大意义。根据结构监测系统采集的相关数据，采用一定的损伤识别方法判定结构损伤的程度，并对突发破坏进行预警，是保障大型结构安全的有效手段之一。对大型土木结构的健康监测已经成为近年来土木工程领域内一个重要的学科。本文以大连市体育馆结构健康监测系统的设计与研发为例，简要介绍了结构健康监测系统在工程实际上的应用。 2 结构健康监测的概念、设计原则、组成部分和损伤识别 2.1 结构健康监测的概念和设计原则 结构健康监测指利用现场的无损传感技术和结构系统的特性分析（包括结构的响应） ，以达到检测结构损伤或退化的一些变化。建立健康监测系统的典型结构有：挪威的Skarnsunder 斜拉桥、我国香港的青马大桥和国家游泳中心等。 不同的监测系统其规模也有较大的差异，这主要是因为各系统的功能要求不同，并且系统的投资也不同。因此，监测系统的设计必须遵循功能和成本两大准则。健康监测系统的设计首先要考虑监测的目的和功能。对于特定的大型结构，建立监测系统的目的可以是设计验证，或者是监控与评测，或者是以研究发展为目的。另外，监测系统的规模和所采用的硬件系统需要考虑投资的限额，因此在设计监测系统时必须要进行成本-效益分析。根据功能要求和成本-效益分析可以最优化的选择并安装系统硬件设施。 2.2 结构健康监测的组成部分 结构健康监测是一种在线监测技术，一般健康监测系统由三个子系统组成，如图2.1 所示，即：传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统。 图2.1 结构健康监测系统组成部分 2.2.1 传感器子系统 根据监测内容，在大型结构的控制构件及控制部位布设传感器，用于获得大型结构在荷载（重力荷载、风荷载、人群荷载）作用下的响应信息。该子系统是最前端和最基础的子系统。 在大型结构的健康监测项目中，应用最广泛的传感器有光纤光栅式传感器、振弦式传感器和压电式传感器等。不同种类的传感器有不同的应用领域，传感器可以制作成表面附着式或埋入式传感器等，以便实现对结构的实时监