[发明专利]一种钢架构钢柱形变损坏在线智能预警方法

说明书

本发明属于土木工程测量技术领域，具体涉及一种钢架构钢柱形变损坏在线智能预警方法。1、在钢柱上布设电阻应变片群组，采用电阻应变片测量每根钢柱轴向和径向随时间变化的短时形变量；2、采用灰色系统理论预测钢柱在轴向和径向随时间变化的长时形变量，并将其作为钢架构支柱临界损坏阈值；3、在已安装完成的钢柱上布设电阻应变片测量钢柱随时间变化的实际轴向应变σhf_t和实际径向应变σrf_t，并采用灰色系统理论修正由于振动等因素造成的应变测量异常值；4、建立钢架构钢柱形变损坏在线预警模型，进行钢架构钢柱形变损坏在线预警判定。将钢柱在轴向和径向随时间变化的长时形变量作为钢架构支柱临界损坏阈值，实现了钢柱的动态测量，提高了预警精度。

技术领域：

本发明属于土木工程测量技术领域，具体涉及一种钢架构钢柱形变损坏在线智能预警方法。

背景技术：

钢架构以其施工简单、快速和承重能力强广泛的应用于现代建筑中，它一般有钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。钢柱是钢架构的核心部件，起到支撑整个钢梁、钢桁架和其他附属产品的作用，它的机械强度直接决定了钢架构建筑的稳定性与安全性。对于安装完成的钢柱其机械强度由其轴向和径向形变量决定的，一旦某一方向形变量超出其形变极限，钢架构建筑的整体结构就会遭到破坏，造成不可估量的后果，因此需要对钢架构钢柱形变损坏做提前预警，以避免不必要的灾害。

目前在钢架构钢柱形变损坏预警处理方面主要有以下三种方式：(1)查看钢柱的设计强度后直接安装，不进行形变损坏检测；(2)做静态形变检测，也就是在钢柱安装前检测它的机械强度；(3)对钢柱形变依据固定量进行检测，从而判断是否可能发生形变损坏。钢柱在设计的强度和实际承载强度可能会存在一定的差异，因此方式(1)不可靠；钢柱在安装时由于碰撞等原因可能会导致机械强度变化，因此方式(2)也不可靠；钢柱的形变量并不是一个固定参数，因此方式(3)也不可靠。钢结构支柱的形变并不是瞬时完成的，而是有一个承载重物能量的释放过程，因此某时刻没有达到钢架构支柱临界损坏阈值，并不代表随时间变化就一定不会到达阈值。

发明内容：

本发明的目的是克服现有架构钢柱形变损坏预警方法不可靠等缺陷，提供一种钢架构钢柱形变损坏在线智能预警方法。

本发明采用的技术方案为：一种钢架构钢柱形变损坏在线智能预警方法，所述在线智能预警方法包括以下步骤：

步骤一：随机抽取N根没有安装的钢柱样件，从钢柱上方加载设计所承载的力，在钢柱上布设电阻应变片群组，采用电阻应变片测量每根钢柱轴向和径向随时间变化的短时形变量；

采用电阻应变片测量每根钢柱轴向和径向随时间变化的短时形变量方法的特征如下：

将钢柱下端焊接到钢板上，在距离钢柱底部1米处的同一圆周上均匀分布8个电阻应变片，其中4个沿着轴向粘贴，另外4个按照径向粘贴，且轴向粘贴和径向粘贴交替进行；

在钢柱支撑点上施加设计的承载力F,将时间离散化，在时间n内每隔一段时间测量钢柱的轴向应变σh_t和径向应变σr_t，其中t为钢柱形变时间，从钢柱施加承载力F瞬间开始计时。轴向应变σh_t和径向应变σr_t的表达式如下：

式中，σh_tf为第f个电阻应变片的应变值，f为轴向应变的序号；

σr_tg为第g个电阻应变片的应变值，g为径向应变的序号；

步骤二：依据钢柱轴向和径向随时间变化的短时形变量，采用灰色系统理论预测钢柱在轴向和径向随时间变化的长时形变量，并将其作为钢架构支柱临界损坏阈值；

上述采用灰色系统理论预测钢柱在轴向和径向随时间变化的长时形变量的预测方法如下：