CN105510065A - 钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术 - Google Patents

钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术 Download PDF

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CN105510065A CN201510832539.8A CN201510832539A CN105510065A CN 105510065 A CN105510065 A CN 105510065A CN 201510832539 A CN201510832539 A CN 201510832539A CN 105510065 A CN105510065 A CN 105510065A
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王同华
刘慧群
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Qingdao Zhongtian Stro Technology Co Ltd
Architecture Design and Research Institute of Tongji University Group Co Ltd
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Qingdao Zhongtian Stro Technology Co Ltd
Architecture Design and Research Institute of Tongji University Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术，以现有钢结构广播电视发射塔为载体，利用倾角传感器和风速仪长期对钢塔变形和风速进行监测，建立风速与结构倾角的关系，并与数值模拟结果相比较，从而对结构安全性进行评估，其操作简单，数据准确，成本低廉，可及时防止倒塌事故发生，避免不必要的人员伤亡和经济损失。

Description

钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术
技术领域
本发明属于钢结构安全监测领域，具体涉及一种钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术。
背景技术
钢结构广播电视发射塔作为一类重要的高耸结构，具有高、柔的特点，风荷载作用下内力及变形较大，若设计或施工中存在不足，可能会导致风荷载下的倒塌事故，带来人员伤亡及经济损失。我国在1990年6~7月间，在河北省沧州、衡水地区曾出现过连续六座电视塔、通信塔倒塌事故，其中有三座为一家的产品。这六座钢自立塔最高83米，最低的50米，塔型为三边形钢管塔、四边形角钢塔两种。破坏形式有齐腰剪断、弯折扭曲、焊缝开裂、钢管由法兰盘中拔出，及失稳现象等。调查研究表明，所倒钢塔在设计、施工中都存在严重的质量问题。设计图纸不全、数据零散，再加上建造商对电视塔建设的重要性缺乏足够的认识，导致塔的生产安装质量较差，最终在远低于规范要求的设计风压下出现倒塌破坏。此外，我国较早期的发射塔设计使用年限为25~30年，已经有大量的钢塔接近甚至超出了当时的设计使用年限超期服役，结构的安全可靠性已经有了较大程度的降低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术，利用倾角传感器和风速仪长期对现有钢结构广播电视发射塔钢塔变形和风速进行监测，建立风速与结构倾角的关系，从而对结构安全性进行评估，解决目前现有钢结构广播电视发射塔在设计或施工中存在的不足，及时了解钢塔结构的安全可靠性问题，解除风荷载下的倒塌事故隐患。
本发明提供的钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术，以现有钢结构广播电视发射塔为载体，利用倾角传感器和风速仪长期对钢塔变形和风速进行监测，建立风速与结构倾角的关系，并与数值模拟结果相比较，从而对结构安全性进行评估，具体步骤如下：
①根据设计图纸建模，分析结构振型，了解结构在第一振型下的自振特性，塔体不同位置处的变形关系，找出结构薄弱环节并对结构安全可靠性进行理论评估；
②分析风荷载作用下，结构关键点（微波天线处及薄弱环节处）的位移及倾角，为监测提供理论依据，建立各点倾角与水平位移的数学关系，风速与水平位移的数学关系；
③在结构顶部设置风速仪，对风速进行监测和记录；
④在结构关键位置（微波天线处、薄弱位置及塔体顶端）设置双向正交倾角传感器，监测该处结构倾角变化；
⑤将实测风速与位移进行数值整理并与预设的风速-位移数学关系进行比对，了解结构工作状况和安全性。
本发明提供的钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术，其有益效果在于：通过倾角传感器和风速仪长期对钢塔变形和风速进行监测，建立风速与结构倾角的关系，并与数值模拟结果相比较，从而对结构安全性进行评估，其操作简单，数据准确，成本低廉，可及时防止倒塌事故发生，避免不必要的人员伤亡和经济损失。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的示意图。
图中标注：
1.微波天线；2.正交倾角传感器A；3.正交倾角传感器B；4.风速仪。
具体实施方式
下面参照附图，结合一个实施例，对本发明提供的钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术进行详细的说明。
实施例一
参照图1，以某地103.2米的广播电视塔为例，本实施例的钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术，具体思路及实施方法如下：
该塔总高103.2米，其中27米标高处设有微波天线1，32米以上设有多幅调频天线段、分米波天线段等，如图1所示。首先通过有限元分析，了解结构特性（包括振型等参数），把握结构总体信息。由于微波天线对结构转角有要求，因此可在标高29米处的塔柱设置双向正交倾角传感器A2，在标高103.2米处设置双向正交倾角传感器B3及风速风向仪4。理论分析表明，该结构构件受力较为均匀，不存在薄弱环节，因此只在微波天线1及塔体顶部设置倾角传感器。数据将实时输出至采集箱，通过采集箱定期输出至电脑上，通过编制程序，建立风速与倾角、结构位移的关系，并将监测结果与理论分析结果相对比，从而评估结构安全性。

Claims (1)

1.一种钢结构广播电视发射塔结构安全监测技术，其特征在于：以现有钢结构广播电视发射塔为载体，利用倾角传感器和风速仪长期对钢塔变形和风速进行监测，建立风速与结构倾角的关系，并与数值模拟结果相比较，从而对结构安全性进行评估，具体步骤如下：
（1）根据设计图纸建模，分析结构振型，了解结构在第一振型下的自振特性，塔体不同位置处的变形关系，找出结构薄弱环节并对结构安全可靠性进行理论评估；
（2）分析风荷载作用下，结构关键点（微波天线处及薄弱环节处）的位移及倾角，为监测提供理论依据，建立各点倾角与水平位移的数学关系，风速与水平位移的数学关系；
（3）在结构顶部设置风速仪，对风速进行监测和记录；
（4）在结构关键位置（微波天线处、薄弱位置及塔体顶端）设置双向正交倾角传感器，监测该处结构倾角变化；
（5）将实测风速与位移进行数值整理并与预设的风速-位移数学关系进行比对，了解结构工作状况和安全性。
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