近日,由建研院研发创造的“一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法”和“一种用半波法测量多跨钢拉索索力的方法”喜获国家知识产权局发明专利授权。至此,该院发明专利数上升至8项,实用新型专利125项,进一步彰显了建研院在技术创新方面的实力。
近年来,预应力钢结构作为一种美观、经济结构形式广泛应用于我国机场、车站、体育馆、会展大厅等大跨度空间建筑及各式桥梁工程的建设。预应力钢结构拉索索力精确测量是保障该类工程安全的关键性工作,目前,工程中采用的索力测量方法有多种,其中振动法(或频率法)是使用最广和效果最好的测量方法,但其仅限于直径小于44mm的细索以及长径比大于100的单索,应用范围比较狭窄,难以对工程中应用总数占到80%以上的短粗拉索(长径比小于100,直径大于44mm)或撑杆拉索多进行精确有效的测量,这在一定程度上制约了大跨度预应力钢结构的应用和发展。
两项发明都是以高精度地检测撑杆拉索索力为出发点,分别通过创新计算方法和引入新型测试技术等方式成功地突破了传统振动法的技术局限,可广泛应用于预应力钢结构施工期和使用期的拉索索力测量。其中“一种用多频率法测量多跨钢拉索索力的方法” 提出了带撑杆多跨拉索的振动模型,并在延续传统动测法现场信号采集和信号分析等测量实施的基础上,发明建立了准确的带撑杆拉索的特征方程,优化了索力值的求解方法和过程,提高了索力计算的精确度;“一种用半波法测量多跨钢拉索索力的方法”则是继承了传统动测法利用单索索力计算理论模型计算索力的方法,但创新性地采用了特殊测试硬件对各测试点进行测试,获得高阶振型,使计算出的索力更贴合拉索受力的真实情况。目前,两项发明均经过试验验证,并在多个预应力工程中应用,实际效果良好,能够很好提高索力计算精确度,避免因索力计算偏差而造成的结构内力不均,甚至整个结构失效的不良结果,提升了整体建筑的安全性和稳固性。
据了解,两项发明是建研院北京市科技计划课题《大跨度预应力钢结构拉索安全监测系统研究与开发》核心支撑之一,该课题除可对大跨度预应力钢结构施工期和使用期进行安全监测外,还能应用于建筑物日常维护及灾后安全性能检测,实际应用前景广阔。