[实用新型]超大钢结构合拢位置焊接残余应力监测系统

说明书

本实用新型公开的属于钢结构安装技术领域，具体为超大钢结构合拢位置焊接残余应力监测系统，包括：传感器子系统、数据采集与传输子系统、安全评定和报警预警系统；其中，所述传感器子系统包括多个安装在钢结构及建筑物表面的应变计，和多个温度传感器，所述温度传感器用于监测安装位置的温度；所述数据采集与传输子系统包括硬件模块和软件模块两个部分，硬件模块包括数据传输光缆、数模转换卡和传感器子系统配套解调仪；保证钢结构由焊接过程导致的钢构件应力的突变或者持续增大将会给钢结构安全带来冲击前就能通过系统自动实现结构的预警，人为干预将安全事故消灭。

技术领域

本实用新型涉及钢结构安装技术领域，具体为超大钢结构合拢位置焊接残余应力监测系统。

背景技术

结构合拢的概念是将若干个独立的结构板块在满足合拢温度条件的情况下连接为一个整体，合拢温度指钢结构构件的平均温度，严格控制合拢温度对于保证结构具有合理的初始应力与使用期间的安全性具有非常重大的意义。迄今为止，合拢的概念主要用在桥梁等单向长度很大的结构形式。温度变化在大跨度结构中引起的内力与变形对结构安全也有很大影响，太阳辐射照度引起结构温升的计算方法在相关的结构设计规范中没有明确规定，可以参考的经验很少。范重等结合国家体育场大跨度钢结构的平面尺度很大，主要采用外露的焊接薄壁箱形构件，温度效应比较显著，且由于钢结构施工工期超过一年，季节温度变化很大，考虑到本工程的特殊性，首次在大跨度屋盖结构设计中提出合拢的要求，同时提出明确的合拢温度；郭彦林等对CCTV新台址主楼大悬臂合拢前后两塔楼的受力性能和变形趋势由“单独受力，独立变形”转变为“共同受力，协调变形”，而温度变化对合拢阶段结构的内力和位形有较大影响，尤其是对“七点对接”的7根构件是否安全有很大影响。国内外对超大钢结构荷载因素的技术研究，主要体现在风荷载、地震荷载作用下结构的受力特性，但对温度荷载作用下超大环形钢结构温度应力的研究较少，特别是超大环形钢结构合拢温度方面的研究不足。计算温度内力的难点在于准确确定温度场，但目前《建筑结构荷载规范》GB50009-2012中没有给出建筑结构的温度场分布。

对于超大环形钢结构来说，结构安装完成后，环境温度变化将在结构中引起内力变化，且合拢温度变化会产生温度应力，对结构的受力和位移影响大，并且随温度的改变而改变，超大环形钢结构合拢跨度大，温度变形和应力大，合拢口数量多，温度控制要求高，因此对合拢温度的研究尤为重要。超大环形钢结构因其结构特点独特，合拢温度要求严格，影响因素较多，由于工程工期延后较为严重，导致钢结构合拢一定在夏天完成，无法达成原计划的低温合拢要求，因此，本课题组将超大环形钢结构合拢阶段温度分布及内力响应作为研究对象，主要研究适温(由设计确定为不高于23度)合拢时，焊接应力对于钢结构的内力影响情况分析。

超大环形钢结构的合拢跨度大、温度变形和应力大，同时合拢数量较多；这导致项目对于合拢温度控制和合拢后钢构件应力情况更加关心，对于钢结构的安装质量影响越大，为此，课题组采用由应变计和温度计、多通道无线解调仪、4G、云平台等组成的钢构件自动采集云系统被提出并应用于合拢温度选取、焊接残余应力监测中，获取了项目构件温度的演化规律和焊接残余应力的发展情况。。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供超大钢结构合拢位置焊接残余应力监测系统，以达到自动实时获取焊接前后一段时间内的钢构件应力变化的目的。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：

一种超大钢结构合拢位置焊接残余应力监测系统，包括：传感器子系统、数据采集与传输子系统、安全评定和报警预警系统；其中，

所述传感器子系统包括多个安装在钢结构及建筑物表面的应变计，和多个温度传感器，所述温度传感器用于监测安装位置的温度；

所述数据采集与传输子系统包括硬件模块和软件模块两个部分，硬件模块包括数据传输光缆、数模转换卡和传感器子系统配套解调仪，软件模块设备采用 BGK-MICRO-40自动化数据采集仪—分布式网络测量系统；