一種超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法技術

本發明專利技術公開了一種超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，步驟包括：有限元模擬分析、安裝監測設備以及懸挑端部的撓度計算。該懸挑鋼平臺撓度監測方法能夠提高對端部撓度測量監測的精確度，提高監測效率，減少人工消耗，具有較好的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種撓度監測方法，尤其是一種針對于超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法。
技術介紹
隨著國民經濟的發展，各式各樣的高層、超高層建筑層出不窮，高空懸挑結構已不是個例。懸挑結構主要結構形式有鋼結構、鋼-混凝土組合結構和預應力混凝土結構。對于后兩者結構形式在其下方需要一個操作平臺用以搭設腳手架、高支模、綁扎鋼筋以及澆筑混凝土，同時兼顧安全防護。此平臺的可靠程度直接關系著其上懸挑結構施工過程的安全，故需要實時掌握此平臺的相關狀態參數，做好監測分析預警工作。以往有著類似懸挑的結構工程，其監測手段往往是利用水準儀或者全站儀，需要人前往鋼平臺端部樹立標尺作為測量基準，同時樓層內也有一人樹立另一標尺，將兩標尺數值做差得到鋼平臺端部撓度。此方法受限于測量儀器的精度，同時需要人前往高空懸挑鋼平臺端部，具有一定的危險性，存在工程安全隱患。
技術實現思路
專利技術目的：提供一種能夠對高空超長懸挑鋼平臺撓度實時監測的方法。技術方案：本專利技術所述的超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，包括如下步驟：步驟1，有限元模擬分析，按施工階段對懸挑鋼平臺的施工過程進行劃分，并利用有限元模擬分析各個階段中懸挑鋼平臺的各個三角桁架懸挑端部的撓度，從而選出模擬撓度最大的重點監測三角桁架；步驟2，安裝監測設備，在重點監測三角桁架的上弦桿和下弦桿上間隔設置表面應變計，用于測量各個監測段的應變值；步驟3，懸挑端部的撓度計算，利用各個監測段的應變值計算出懸挑鋼平臺在當前載荷下上弦桿和下弦桿的長度值，再結合原有的長度值計算出懸挑端部的撓度。采用有限元模擬分析能夠找出重點監測三角桁架，有效減少數據監測量，降低監測成本，提高監測效率；采用表面應變計監測不會對懸挑鋼平臺結構造成影響，也不用像常規方法那樣需人工前往懸挑端部樹立標尺，確保施工安全；采用分段監測應變值能夠有效提高監測精度。作為本專利技術的進一步限定方案，步驟1中，懸挑鋼平臺的施工過程共劃分為三個階段，分別為懸挑鋼平臺自身構件安裝完成階段、樓層鋼結構完成階段以及懸挑結構澆筑完成階段。由于懸挑結構的施工是分為多個階段，恒載、活載以及施工荷載不是一次性施加到最大值，為達到模擬鋼平臺整個施工階段的響應，所以將計算荷載分為三個階段進行模擬。作為本專利技術的進一步限定方案，步驟2中，表面應變計為振弦式表面應變計，測頻范圍為500～6000Hz，最小讀數量程為0.1Hz。作為本專利技術的進一步限定方案，步驟3中，懸挑端部的撓度計算具體步驟為：步驟3.1，建立三角桁架的數學結構模型，即設定上弦桿的安裝點為原點O1，下弦桿的安裝點為原點O2，上弦桿的原始長度為R11，下弦桿的原始長度為R21，上弦桿的拉伸壓縮后長度為R12，下弦桿的拉伸壓縮后長度為R22，原點O1與原點O2的橫坐標均為0，縱向距離為l；步驟3.2，計算懸挑端部的拉伸壓縮后坐標，懸挑端部即為上弦桿和下弦桿呈銳角對接的端點位置，由兩圓交點坐標計算得出端點位置拉伸壓縮后的橫坐標和縱坐標分別為：式中，li和li'分別為上弦桿和下弦桿各個監測段的長度，n為上弦桿上監測段數量，m為下弦桿上監測段數量，εi為上弦桿第i段監測的應變值，εi'為下弦桿第i段監測的應變值；步驟3.3，計算懸挑端部的撓度，由于懸挑端部的原始坐標為(R11,0)，則根據實時采集的應變值計算懸挑端部的撓度為：本專利技術與現有技術相比，其有益效果是：(1)采用有限元模擬分析能夠找出重點監測三角桁架，有效減少數據監測量，降低監測成本，提高監測效率；(2)采用表面應變計監測不會對懸挑鋼平臺結構造成影響，也不用像常規方法那樣需人工前往懸挑端部樹立標尺，確保施工安全；(3)采用分段監測應變值能夠有效提高監測精度。附圖說明圖1為本專利技術的方法流程圖；圖2為本專利技術的三角桁架的數學結構模型示意圖；圖3為本專利技術的重點監測三角桁架結構示意圖；圖4為本專利技術的上弦桿上若干監測點應力數值隨時間變化圖；圖5為本專利技術的下弦桿上若干監測點應力數值隨時間變化圖；圖6為本專利技術的端部豎向位移隨時間變化圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術技術方案進行詳細說明，但是本專利技術的保護范圍不局限于所述實施例。實施例1：如圖1所示，本專利技術公開的一種超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，包括如下步驟：步驟1，有限元模擬分析，按施工階段對懸挑鋼平臺的施工過程進行劃分，并利用有限元模擬分析各個階段中懸挑鋼平臺的各個三角桁架懸挑端部的撓度，從而選出模擬撓度最大的重點監測三角桁架；步驟2，安裝監測設備，在重點監測三角桁架的上弦桿和下弦桿上間隔設置表面應變計，用于測量各個監測段的應變值，如圖3所示，在上弦桿上共間隔設置有7個振弦式表面應變計，分別為S-11～S-17，在下弦桿上共間隔設置有7個振弦式表面應變計，分別為X-11～X-17，在上弦桿和下弦桿之間的斜撐桿上還設置有一個振弦式表面應變計，為F-1；步驟3，懸挑端部的撓度計算，利用各個監測段的應變值計算出懸挑鋼平臺在當前載荷下上弦桿和下弦桿的長度值，再結合原有的長度值計算出懸挑端部的撓度，具體步驟為：步驟3.1，建立三角桁架的數學結構模型，如圖2所示，即設定上弦桿的安裝點為原點O1，下弦桿的安裝點為原點O2，上弦桿的原始長度為R11，下弦桿的原始長度為R21，上弦桿的拉伸壓縮后長度為R12，下弦桿的拉伸壓縮后長度為R22，原點O1與原點O2的橫坐標均為0，縱向距離為l，C1是以O1為圓心R12為半徑的圓，即C2是以O2為圓心R22為半徑的圓，即步驟3.2，計算懸挑端部的拉伸壓縮后坐標，懸挑端部即為上弦桿和下弦桿呈銳角對接的端點位置，由兩圓交點坐標計算得出端點位置拉伸壓縮后的橫坐標和縱坐標分別為：式中，li和li'分別為上弦桿和下弦桿各個監測段的長度，n為上弦桿上監測段數量，即為圖3中的S-11～S-17這7個，m為下弦桿上監測段數量，即為圖3中的X-11～X-17這7個，εi為上弦桿第i段監測的應變值，εi'為下弦桿第i段監測的應變值；步驟3.3，計算懸挑端部的撓度，由于懸挑端部的原始坐標為(R11,0)，則根據實時采集的應變值計算懸挑端部的撓度為：本專利技術在進行步驟3計算時，做了兩個假設：(1)上、下弦桿節點之間桿件變形均勻，即每段的變形值等于應變乘以該段的長度。(2)上、下弦桿只發生了軸向拉伸或壓縮變形，無彎曲變形。如圖6所示，為通過監測結果計算出的端部位移與時間變化關系圖。為了達到模擬鋼平臺整個施工階段的響應，步驟1中，所采用的有限元軟件為SAP2000，根據設計圖紙和現場實際，建立有限元模型，其中與柱相連的桁架節點采用固接，與梁相連的采用鉸接，鋼材屈服強度與彈性模量根據材性試驗結果分別為365Mpa和2.05×106Mpa。分工況建模并加載運算，模擬出整個施工階段平臺各構件的內力和平臺端部位移，同時通過有限元模擬得出各階段各桿件的內力以及懸挑端部的撓度，懸挑鋼平臺的施工過程共劃分為三個階段，分別為懸挑鋼平臺自身構件安裝完成階段、樓層鋼結構完成階段以及懸挑結構澆筑完成階段，具體為：1)鋼桁架、連梁、花紋鋼板等自身構件安裝完成并且腳手架和外架搭設完成后的荷載階段；2)樓層鋼結構、模板和鋼筋綁扎完成后的荷載階段；3)懸挑結構澆筑完成后的荷載階段。通過有限元模擬得出各階段各桿件的內力以及懸挑端部的撓度。從結果本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1，有限元模擬分析，按施工階段對懸挑鋼平臺的施工過程進行劃分，并利用有限元模擬分析各個階段中懸挑鋼平臺的各個三角桁架懸挑端部的撓度，從而選出模擬撓度最大的重點監測三角桁架；步驟2，安裝監測設備，在重點監測三角桁架的上弦桿和下弦桿上間隔設置表面應變計，用于測量各個監測段的應變值；步驟3，懸挑端部的撓度計算，利用各個監測段的應變值計算出懸挑鋼平臺在當前載荷下上弦桿和下弦桿的長度值，再結合原有的長度值計算出懸挑端部的撓度。

【技術特征摘要】
1.一種超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1，有限元模擬分析，按施工階段對懸挑鋼平臺的施工過程進行劃分，并利用有限元模擬分析各個階段中懸挑鋼平臺的各個三角桁架懸挑端部的撓度，從而選出模擬撓度最大的重點監測三角桁架；步驟2，安裝監測設備，在重點監測三角桁架的上弦桿和下弦桿上間隔設置表面應變計，用于測量各個監測段的應變值；步驟3，懸挑端部的撓度計算，利用各個監測段的應變值計算出懸挑鋼平臺在當前載荷下上弦桿和下弦桿的長度值，再結合原有的長度值計算出懸挑端部的撓度。2.根據權利要求1所述的超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，其特征在于，步驟1中，懸挑鋼平臺的施工過程共劃分為三個階段，分別為懸挑鋼平臺自身構件安裝完成階段、樓層鋼結構完成階段以及懸挑結構澆筑完成階段。3.根據權利要求1或2所述的超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，其特征在于，步驟2中，表面應變計為振弦式表面應變計，測頻范圍為500～6000Hz，最小讀數量程為0.1Hz。4.根據權利要求1或2所述的超高空大懸挑鋼平臺端部撓度監測方法，其特征在于，步驟3中，懸挑端...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐曉暉，陳剛，程建軍，全有維，
申請(專利權)人：中建八局第三建設有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32