加固后荷載監(jiān)測技術(shù)至關(guān)重要，在橋梁加固中，因高速通行等客觀情況，難以準(zhǔn)確評估橋梁結(jié)構(gòu)承載能力損傷程度，確定補(bǔ)強(qiáng)程度困難，且張拉過程控制不佳有結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險，此時伴隨監(jiān)測技術(shù)可實(shí)時指導(dǎo)施工確保效果，對于受損樓板加固，需先全面檢測鑒定結(jié)構(gòu)，包括承載能力等多方面，以確定實(shí)際荷載與薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)荷載控制提供依據(jù)，通過原位靜載試驗(yàn)等方法驗(yàn)證加固后樓板滿足規(guī)范要求。

加固后荷載監(jiān)測技術(shù)相關(guān)情況

一、理論計(jì)算法監(jiān)測荷載

• 原理：通過力學(xué)理論對結(jié)構(gòu)在加固后的受力情況進(jìn)行計(jì)算，從而推斷荷載情況。例如根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，對加固后的鋼結(jié)構(gòu)塔樓進(jìn)行受力分析，考慮加固材料的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)的幾何形狀等因素，計(jì)算出在不同荷載類型（如靜荷載、動荷載等）下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等參數(shù)，以此監(jiān)測荷載是否在合理范圍內(nèi)。這一方法在鋼結(jié)構(gòu)塔樓超限荷載檢測中可用于評估加固后的承載能力，理論計(jì)算可以確定塔樓在加固后不同荷載下的受力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和疲勞損傷情況等。

二、試驗(yàn)研究法監(jiān)測荷載

• 靜力試驗(yàn)
  • 操作方式：對加固后的結(jié)構(gòu)施加靜態(tài)荷載，并測量結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。如在建筑結(jié)構(gòu)加固后，通過在特定位置施加逐步增加的靜荷載，使用位移傳感器測量結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)變片測量構(gòu)件的應(yīng)變等。例如在房屋加層加固后進(jìn)行樓板的靜力荷載試驗(yàn)，在樓板上逐步堆放沙袋等重物，同時測量樓板的撓度等變形情況，以此判斷加固后樓板能夠承受的荷載大小是否符合設(shè)計(jì)要求。
  • 數(shù)據(jù)意義：根據(jù)試驗(yàn)得到的結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)變等數(shù)據(jù)，可以繪制荷載 - 變形曲線、荷載 - 應(yīng)變曲線等，從而直觀地了解結(jié)構(gòu)在不同荷載水平下的性能，確定結(jié)構(gòu)的極限承載能力、彈性模量等重要參數(shù)，評估加固效果和荷載承載能力。
• 動力試驗(yàn)
  • 操作方式：施加動態(tài)荷載（如振動荷載），檢測結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。例如在橋梁加固后，使用激振器對橋梁施加不同頻率和幅值的振動荷載，通過加速度傳感器測量橋梁在振動過程中的加速度響應(yīng)，分析結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比等動力特性。在鋼結(jié)構(gòu)塔樓中，也可通過風(fēng)洞試驗(yàn)等方式模擬動荷載，研究加固后塔樓的風(fēng)致振動響應(yīng)，評估其在風(fēng)荷載作用下的安全性和可靠性。
  • 數(shù)據(jù)意義：動力試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可用于判斷結(jié)構(gòu)的整體性能，如結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量分布等是否合理。結(jié)構(gòu)的固有頻率變化可以反映加固后結(jié)構(gòu)的剛度變化，阻尼比的大小則與結(jié)構(gòu)的耗能能力有關(guān)，通過這些數(shù)據(jù)可以評估加固結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的承載能力和穩(wěn)定性。

三、數(shù)值模擬法監(jiān)測荷載

• 模型建立：利用有限元分析等數(shù)值模擬方法，建立加固后結(jié)構(gòu)的模型。例如在對鋼結(jié)構(gòu)塔樓加固后的荷載監(jiān)測中，將塔樓結(jié)構(gòu)離散為有限個單元，考慮材料特性（如鋼材的屈服強(qiáng)度、彈性模量等）、幾何形狀、邊界條件（如基礎(chǔ)的約束情況）等因素，建立精確的有限元模型。在房屋加層荷載監(jiān)測中，同樣可以建立包含原房屋結(jié)構(gòu)和加層部分的整體有限元模型。
• 模擬分析：在模型中施加荷載，模擬結(jié)構(gòu)在實(shí)際荷載作用下的受力和變形情況?？梢阅M不同類型的荷載（如靜荷載、地震荷載、風(fēng)荷載等），得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、應(yīng)變分布、位移分布等結(jié)果。通過與實(shí)際測量數(shù)據(jù)（如現(xiàn)場安裝的傳感器測量得到的數(shù)據(jù)）進(jìn)行對比和驗(yàn)證，調(diào)整模型參數(shù)，使模擬結(jié)果更加接近實(shí)際情況，從而實(shí)現(xiàn)對加固后結(jié)構(gòu)荷載的有效監(jiān)測。

四、傳感器監(jiān)測技術(shù)

• 應(yīng)變傳感器
  • 工作原理：應(yīng)變傳感器粘貼或安裝在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，當(dāng)構(gòu)件受到荷載作用發(fā)生變形時，應(yīng)變傳感器會產(chǎn)生相應(yīng)的電學(xué)信號變化（如電阻變化），通過測量這種電學(xué)信號的變化來確定構(gòu)件的應(yīng)變情況。例如在鋼結(jié)構(gòu)加固后的梁、柱等構(gòu)件上安裝應(yīng)變片，可實(shí)時監(jiān)測構(gòu)件在荷載作用下的應(yīng)變大小，從而間接推斷結(jié)構(gòu)所承受的荷載大小。
  • 數(shù)據(jù)應(yīng)用：根據(jù)應(yīng)變傳感器測量得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)，可以利用材料的應(yīng)力 - 應(yīng)變關(guān)系（如胡克定律對于彈性材料）計(jì)算出構(gòu)件的應(yīng)力，結(jié)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析，評估結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。在長期監(jiān)測中，可以觀察應(yīng)變的變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可能存在的安全隱患，如應(yīng)變突然增大可能表示結(jié)構(gòu)受到了異常荷載或者結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生了損傷。
• 位移傳感器
  • 工作原理：測量結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移變化。常見的位移傳感器有激光位移傳感器、拉線式位移傳感器等。例如在房屋加層加固后，在房屋基礎(chǔ)與周圍地面之間安裝位移傳感器，或者在建筑物的關(guān)鍵樓層之間安裝位移傳感器，當(dāng)房屋受到荷載（如自重、使用荷載等）作用時，傳感器可以測量出基礎(chǔ)的沉降、樓層之間的相對位移等。
  • 數(shù)據(jù)應(yīng)用：位移數(shù)據(jù)直接反映了結(jié)構(gòu)的變形情況，通過對位移數(shù)據(jù)的分析，可以判斷結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。如果位移超過了規(guī)定的限值，可能表示結(jié)構(gòu)承受的荷載過大或者結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)存在問題，需要進(jìn)一步檢查和評估。在橋梁結(jié)構(gòu)加固后的荷載監(jiān)測中，位移傳感器可以測量橋梁在車輛荷載、溫度變化等因素作用下的豎向位移、橫向位移等，確保橋梁的正常使用和安全性能。
• 壓力傳感器
  • 工作原理：主要用于測量結(jié)構(gòu)所承受的壓力荷載。在一些特殊結(jié)構(gòu)（如儲液罐、壓力管道等）加固后，壓力傳感器安裝在結(jié)構(gòu)內(nèi)部或與結(jié)構(gòu)接觸的部位，當(dāng)有壓力作用時，傳感器會產(chǎn)生相應(yīng)的信號變化，從而測量出壓力大小。例如在儲液罐加固后，在罐壁安裝壓力傳感器，可以實(shí)時監(jiān)測罐內(nèi)液體對罐壁的壓力，確保罐壁在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)安全工作。
  • 數(shù)據(jù)應(yīng)用：壓力傳感器測量得到的壓力數(shù)據(jù)與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壓力參數(shù)進(jìn)行對比，判斷結(jié)構(gòu)是否承受了正常的壓力荷載。如果壓力數(shù)據(jù)異常，可能提示結(jié)構(gòu)存在泄漏（對于密封結(jié)構(gòu)）或者結(jié)構(gòu)的加固效果不佳，無法承受預(yù)期的壓力荷載等問題。

加固后荷載監(jiān)測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例

荷載監(jiān)測技術(shù)在老舊建筑加固中的作用

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荷載監(jiān)測技術(shù)在橋梁加固中的創(chuàng)新應(yīng)用