[发明专利]一种钢桁架液压提升全过程实时动态应力监测方法

说明书

本发明公开了一种钢桁架液压提升全过程实时动态应力监测方法。与传统的钢桁架液压提升过程中的监测方法相比，本发明所提供的方法具有以下优点：（1）克服了使用水准仪、全站仪和经纬仪等传统坐标监测方法难以实现动态实时监测的缺陷，可以实现钢桁架液压提升全过程的动态实时监测；（2）相比于传统的监测设备，一旦计算机视觉监测及识别系统搭设完毕，便能够快速的同时获取多个目标监测点的坐标数据，无需重复作业，即节省了人力又提高了效率；（3）通过实时的数据传输和有限元模型分析，可以获取实时的钢桁架应力分布云图，危险预警功能则保障了提升过程中的安全性；（4）相比于其他方法，满足高精度、高效率、低成本的现场施工需求。

技术领域

本发明属于建筑领域，尤其是涉及一种钢桁架液压提升全过程实时动态应力监测方法。

背景技术

大跨度空间钢结构作为一种形式多样、美观经济的结构形式，在公共建筑的设计中被广泛采用。与此同时，大跨空间钢结构独特复杂的结构形式也给现场施工带来了机遇和挑战。

相比于一般的钢结构构件，大跨钢桁架在吊装过程中会存在一定的问题：(1)稳定性问题：在吊装过程中易发生钢桁架旋转、偏离吊装位移的问题，从而导致构件不能快速准确的吊装就位；(2)工作量过大：由于吊车吨位的限制，采用吊装施工的方法常需要进行高空散件拼装焊接，加大了工作量并存在很大的安全、质量隐患。

大跨空间钢结构液压整体提升的方法克服了吊装施工方法的不足，在大跨空间钢结构施工过程中得到了广泛的应用。在钢桁架液压整体提升过程中，各提升点需要保持实时同步，以减小异步提升给钢桁架以及支撑牛腿带来的附加应力的影响，因而，在提升过程中需要对整个工作状态进行现场实时监控。

传统的液压提升监测方案中，首先进行小幅度提升并空中停滞24h观察柱子和钢桁架的变形情况；然后进行缓慢提升，提升过程中每隔一段时间采用全站仪、水准仪、经纬仪等对提升点的位移、标高进行监测，采用应变计对重点监测部位进行应力监测。这种方法虽然可以满足施工的需求，但时效性差，多点监测时人力物力消耗较多，难以实现及时危险预警以应对紧急突发情况。

计算机视觉技术是一门新兴的学科，视觉技术能够通过对视频图像的分析得到一些人们所需要的重要信息。在施工领域，视觉技术可以通过一台或多台相机和一台计算机实现多点目标的跟踪、坐标获取以及变形监测。其非接触性、高效性、实时性和多目标监测的优点可以在钢桁架提升过程中得到有效的运用。

实时的有限元分析相比于传统的分析，可以根据实际的结构变形情况，分析得到结构实时的应力分布。

发明内容

本发明的目的在于，为了解决如下三个方面的问题：

(1)钢桁架液压提升过程中采用全站仪、水准仪、经纬仪等将难以实现实时监测，无法实现钢桁架液压提升全过程的动态跟踪与变形测量；

(2)传统方法需要多次测量才能获取多点位置坐标的工作量较大，无法自动实现多点位移的同时跟踪测量，大大浪费了现场监测的人力物力成本；

(3)钢桁架液压提升过程中难以实现钢桁架结构各部位实时应力分布的监测问题，无法实现钢桁架应力云图的实时输出，且无法针对各种结构不利状态进行预警和方案调整；

而提供一种钢桁架液压提升全过程实时动态应力监测方法。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

第一步：依照设计文件在ANSYS中运用命令流的方法建立钢桁架液压提升有限元模型，生成包含单元编号、单元节点坐标、单元材料信息、单元边界条件并可直接导入ANSYS进行有限元分析的模板txt文件；

第二步：将有限元模型中钢桁架的每一个单元的节点作为重点监测部位，查看每个单元节点的实际坐标数据，并在现场施工钢桁架上找出对应位置；