[发明专利]一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法

说明书

本发明的一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法，涉及建筑施工技术领域，针对现有预应力空间结构张力系统的内力测量方法，只能得到局部张力单元的内力状态、无法定量获得整体张力系统的内力数据，导致预应力空间结构内力状态评估困难问题。步骤如下：基于奇异值分解技术确定局部待监测预张力单元的数量；确定待监测预张力单元的位置，选取内力值较大的所述预张力单元作为内力测量的对象；测量少量预张力单位的真实内力值；对预应力空间结构形状进行测量；对实际预张力体系的平衡矩阵进行奇异值分解得到预张力体系的真实自应力模态，借助局部预张力单元的真实内力值求解预张力体系的自应力模态组合系数，最后得出整个预张力体系的内力值。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，特别涉及一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法。

背景技术

预应力空间结构是一类重要的大跨度空间结构形式，常见的结构形式有张弦梁、弦支穹顶结构、空间索桁结构、索网结构及张拉整体结构等等。预应力空间结构的一个显著特征是结构系统内部布设有张力系统，以提高结构的刚度或独立进行承载。与常规的刚性结构不同，预应力空间结构采用张拉索或受压杆构成的柔性张力系统，它需要借助预张力过程来保障其有效成形，并通过建立的预张力来确保体系的稳定性，可见，预张力是大跨度空间结构体系成立的前提以及保障其服役期安全性的关键。正因如此，有关预应力空间结构张力系统的内力测量一直是国内外大跨度空间结构研究领域中的热点和难点。

目前，已研究出许多成熟的索力测量方法，如磁通量法(EM法)、振动法、波动法、三点弯曲法及锚索计法等等，在实际工程中，利用上述索力测量方法进行预应力空间结构张力系统内力测量的步骤如下：

(1)对预应力空间结构进行受力分析，通过分析将张力系统中受力较大或较为敏感的构件确定为监测对象；

(2)分析张力系统的特点，确定索力测量方法；

(3)依据确定的索力测量方法，在待监测预张力单元(张拉索和受压杆等简称为预张力单元)上布设相应的传感器，如磁通量法采用EM传感器，振动法和波动法采用加速度传感器等；

(4)依据监测得到的内力数据对整个预应力空间结构的内力状态进行评估。

由于受测量成本和工作量等诸多因素限制，目前有关预应力空间结构张力系统的内力测量都是基于局部构件或局部张力单元，即只能在少量的张力单元上布设传感器，监测得到的为局部张力单元的内力数据，而对预应力空间结构的整体内力状态只能做定性分析。因此，在预应力空间结构施工张拉完毕或在其服役期间，由于无法获得预应力空间结构整体张力系统的内力数据，导致预应力空间结构内力状态评估困难。

发明内容

针对现有预应力空间结构张力系统的内力测量方法，只能得到局部张力单元的内力状态、无法定量获得整体张力系统的内力数据，导致预应力空间结构内力状态评估困难的问题。本发明的目的是提供一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法，有机地将局部的预张力测量和预张力体系的形状测量结合起来，能够准确、高效地定量求解预张力体系的整体内力状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预应力空间结构张力体系的内力测量方法，步骤如下：

S1：基于奇异值分解技术确定局部待监测预张力单元的数量，建立预应力空间结构的有限元模型，形成所述预应力空间结构的预张力体系数据库G_E并组集其平衡矩阵A_E，对所述平衡矩阵A_E进行奇异值分解，根据所述平衡矩阵A_E正奇异值的数量确定待监测预张力单元的数量；

S2：确定所述待监测预张力单元的位置，对所述预应力空间结构在自重和预应力作用下的平衡状态进行求解，提取所述预应力空间结构张力体系的内力值，选取内力值较大的所述预张力单元作为内力测量的对象；