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      歐美大地 巖土工程監測
      巖土工程監測
      冬奧場館“技中計”:貫穿始終的結構健康監測技術
      發布時間:2022-02-16 瀏覽次數:38078 來源:歐美大地

      北京冬奧會賽程過半,就已有13項奧運會紀錄和2項世界紀錄被打破。尤其是在短道速滑、速度滑冰等項目的比賽中,多次打破奧運會紀錄,各競賽場館場地一直保持著的良好狀態,為運動員展示最高水平提供了最佳平臺。北京冬奧會在場館建設中不僅在制冰技術上實現突破,同時從籌辦開始,就將整個場館的 “健康”監測也考慮其中。


      場館“健康”監測

      “冰絲帶”


      國家速滑館“冰絲帶”建設時期(北京日報)

      超大跨度索網結構的“冰絲帶”是目前世界上跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面體育館。其屋蓋結構由49對承重索和30對穩定索編織而成,長跨198米、短跨124米??缍却?、鋼索多、內力協調復雜,要求結構必須實現高精度的建造。因此,在施工環節就采用了無線傳感技術,以進行實時監測和力學分析,在建成后,也依舊開展結構監測分析,測試點數多達千余個,對速滑館的應力、位移、加速度、溫度、風壓、索力六大類參數進行監測, 通過對其“脈搏”與“心跳”的監測,保證結構的“健康”。


      國家速滑館“冰絲帶”內景。(新華社記者 程婷婷 攝)

      “冰立方”

      “冰立方”則為“嬌氣”的冰壺運動提供了全套的結構安全健康監測系統,包含加速傳感器、應變傳感器、環境溫度傳感器等,不僅能監測結構的變形、震動,還能監測環境溫度和整體結構傾角,對結構的安全性和比賽舒適度進行實時評估,采用全面感知、智慧控制等手段,對冰面影響因素全過程監控,第一時間掌握場館結構變化情況。除此之外,冰壺賽場對溫度的要求非常嚴格,冰面溫度要求零下6℃,賽場冰層溫度將直接影響冰壺與冰的摩擦系數,從而影響比賽成績。為了實時感知場地溫度變化,冰壺賽道冰體內,整體鋪設了光纖溫度傳感器,接入分布式光纖溫度監測儀,對冰壺賽道的溫度進行空間和時間上的連續監測,保證精準測溫,為場地維護提供數據參考。


      國家高山滑雪中心

      不僅僅是在場館中,位于延慶小海坨山上的國家高山滑雪中心也配置了巖土構筑物災害早期識別及自動預警系統,采集振動、傾斜、傾向等信息,把握巖土構筑物動態特征和發展的規律,通過動力學指標與運動學指標的實時監測與分析,確定巖土構筑物的穩定性狀態及發展趨勢,進行災害失穩早期預警判斷。


      國家高山滑雪中心。 (中國網記者 董寧 攝影)


      “無處不在的”傳感與建筑健康監測系統

      冬奧場館的建設與運維過程中,建筑結構健康監測(SHM)的概念貫穿始終,場館的長期健康監測受到了前所未有的重視。不僅僅是冬奧場館運用了大量的傳感與監測系統,近些年結構健康監測在土木領域保障結構安全方面有了更為廣泛的應用,如中央電視臺新臺址、國家體育場等針對施工過程進行監測;在國外,2005年建成的新伯爾尼萬克多夫球場,在新場館建設中就配備了SOFO標準傳感器和熱電偶,用于監測混凝土凝固過程中的形變和收縮溫度,并用于收縮變形的長期評估。



      安裝了SOFO標準傳感器(紅白色)

      混凝土底板分兩個階段(30cm+30cm)澆筑,傳感器安裝在兩個設置層中,熱電偶識別熱致應變

      對于橋梁、大壩等線性分布的混凝土結構研究、技術手段與相關行業標準也逐步成熟。在高層建筑監測技術方面也有更多新技術應用,如大理經濟技術開發區管理委員會26層建筑引進了GeoSIG結構健康監測(SHM)系統,基于強震儀組成的結構臺陣,再加上應變、位移、傾斜、環境等多種傳感器組成的一整套健康診斷系統。



      結構健康監測設備

      通過上述介紹我們發現,在結構健康監測中,常用的傳感器包括:加速傳感器、應變傳感器、位移傳感器、振動傳感器、地震監測傳感器及其他結構健康監測系統。


      ARF-A-T 低量程3軸加速度傳感器

      ARF-A-T加速度傳感器可同時測量X,Y,Z三軸方向的加速度,小型輕量并可以最少的相互干擾實現高精度測量。



      EM-5埋入式振弦應變計

      EM系列振弦應變計埋入在混凝土結構中,用于監測應變的變化,當彈性模量已知時,可評估應力變化。



      JM系列振弦位移傳感器

      JM系列振弦式位移傳感器(測縫計)用來測量結構和基礎(混泥土,巖石,土體)中裂縫和接縫的相對移動。



      755&756系列微型高精度傾角傳感器

      體積小、重量輕的755及756傳感器能夠直接安裝在關鍵監測部位上,非常適合在空間有限條件下的精密測量和控制應用。



      MuST FBG 溫度計

      電信號或振弦式溫度傳感器的光纖版本,完全無源,對環境引起的漂移具有固有的不敏感性。



      DiTemp 光纖分布式溫度監測系統

      廣泛用于需要分布式溫度傳感的各種應用中,如大型結構的溫度場監測,廢物處理場,油氣工業中的沿岸或離岸現場,水庫和出油管的熱點、冷點和滲漏監測,房屋的安裝設計等等。



      GeoSIG結構健康監測系統

      主要采用單軸/雙軸/三軸加速度傳感器,配合布線及數據采集系統,對建筑結構的平移、扭轉、層間位移及反應譜等參數進行監測。能夠最大限度的減少對既有建筑的影響,安裝簡單、布設方便。



      更多建筑結構健康相關應用,請聯系歐美大地


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