【硕士】多目标、多水准结构施工安全监测系统的研究和应用

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内容简介

　　【学位年度】2009　　【摘要】　　 工程结构在施工过程中发生重大事故，造成越来越大的财产损失和人员伤亡，如何保证工程结构在施工过程中的安全性日益受到关注。在这背景下，工程结构的施工安全监测与预警技术越来越重要。 对于施工期的工程结构，实现结构实时的多目标、多水准安全监测需要安装的各种各样的传感器，这时对于实现数据的实时获取、传输、处理、分析和存储工作至关重要，因而寻找一个方便可靠的监测系统是必要的。无线传感器网络和光纤传感器系统则可以满足条件复杂的施工现场的要求。 无线传感器网络系统因具有测点布置范围广、成本低、不会因布线给周边环境带来影响、可以长时间在线监测等优点，特别适用于环境情况复杂的施工现场；光纤传感系统的光纤本身既是传感器，又是信号传输导线；柔软的光纤还可以适应不同形状的被测对象。采用光信号进行信号传输，因此具有比电致传感器好得多的环境噪声干扰的耐受性能，可以适应该结构所处环境条件比较复杂的特点。无线传感器网络系统和光纤传感监测系统在构建现场环境条件复杂的施工安全监测系统中具有巨大的优势。 随机有限元分析方法能从整体上分析随机结构的工作状态，而可靠指标则能从概率意义的角度评价结构的安全性能，将可靠性理论与随机有限元法结合，可以从结构整体上评估结构多水准的安全状态。 研究了窄间网架结构的静力有限元总刚度方程，建立了网架杆件的极限状态方程，推导了结构随机有限元分析的单元偏导数刚度矩阵、单元偏导数荷载列阵。并根据以上的理论推导编制了有限元分析程序，便于实际工程的结构分析。研究表明：采用随机有限元方法分析可以较为准确评价网架结构的可靠度。 以上海世博园浦西综艺大厅网架结构“托梁抽柱”施工监测为工程背景，构建了多目标、多水准的结构施工安全监测系统。采用无线传感网络系统、光纤传感系统以及现场观测的方式实现了对空间网架结构改建施工的实时安全监测，确保了施工安全，同时为今后大跨、高层、深基坑等工程的施工安全监测提供了宝贵经验。 最后，对进一步的研究方向作了简要的讨论。　　共102页

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