为了确保高速公路收费站索膜结构的安全性, 本文对索膜结构的三个主要组成部分:钢构件、索和膜结构的检测原理及方法进行了研究, 为索膜结构的安全性检测提供了数据支持和理论依据。

在城市入口处的高速公路收费站是每座城市的一扇窗户, 设计拥有自己城市鲜明特色和文化韵味的建筑形式是每个城市的首选之作, 索膜结构因其造型自由轻巧、阻燃、制作简易、安装快捷、节能、易于、使用安全等优点, 已百富策略白菜网于多个城市入口处的高速收费站。

索膜结构是用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面, 能承受一定外荷载的空间结构形式。其重量只是传统建筑的三十分之一, 而且索膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度 (无支撑) 建筑上实现时所遇到的困难, 可创造巨大的无遮挡的可视空间。而张拉膜以自己多变的特性, 柔美的造型以及夜晚配合彩灯的照射所显示出特有的柔和的氛围更让过往者记忆深刻, 同时极具现代感张拉膜又展现了一个城市的发展理念和思路。

由于我国对索膜结构检测标准的缺失, 索膜结构工程在遭遇强风、强降雨雪的自然环境中易出现大面积薄膜被撕裂的事故, 同时随着使用年限的增加, 索膜结构材质的恶化、缺陷也存在着一系列隐患, 因此在索膜结构工程使用维护阶段、工程验收交付阶段, 为了明确该索膜结构各构件的实际工作状态是否满足设计和正常使用的要求, 对索膜结构进行详尽的检测是十分必要的, 本文将索膜结构分为钢构件、索、膜三大部分, 对其检测原理及方案进行了深入研究, 为索膜结构的安全性检测研究提供了数据支持和理论依据。

钢构件检测

钢构件检测内容包括:钢构件强度检测、钢构件涂层厚度检测、钢构件厚度检测、钢构件尺寸与结构变形检测。

钢构件强度检测

金属硬度与强度之间存在着相关关系, 用里氏硬度计属于回弹测试法, 里氏硬度是用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面冲击头碰到试件后产生回弹, 用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。

钢构件涂层厚度检测

钢构涂层厚度的检测方法分为非破坏性检测和破坏性检测两种。非破坏性检测有磁性法、涡流法、X射线荧光测量法、β射线反向散射法、光切显微镜法、能谱法等。破坏性检测有点滴法、液流法、化学溶解法、电量法 (库仑法) 、金相显微镜法、轮廓法、干涉显微镜法等。为了避免钢结构涂层的破坏, 在索膜结构的检测中我们应采用非破坏性检测方法, 常用的非破坏性检测方法有:

磁性法是目前无损测量厚度百富策略白菜网

最广泛的一种方法。磁性法又分为两种, 一种是测量永久磁铁和基体之间由于处理层存在而改变的磁吸力;另一种是测量通过处理层和基体金属磁通路的磁阻。

涡流法是利用交流电磁场在被测

导电物体中感应产生的涡流效应。其工作原理是将内有高频电流线圈的探头置于表面处理层上在被测表面处理层内产生高频磁场由此引起金属内部涡流此涡流产生的磁场又反作用于探头内线圈令其阻抗变化。随处理层的厚度变化阻抗发生相应改变。

钢构件厚度检测

钢构件厚度检测可采用超声波测厚仪。超声波测厚是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的, 当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时, 脉冲被反射回探头, 通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。

钢构件尺寸与结构变形检测

可采用全站仪和激光测距仪对构件尺寸和结构变形进行了精确测量, 检测主要构件尺寸与结构变形均符合设计要求。

索力检测

索力检测内容包括:支撑索索力、拉索与吊索索力检测

支撑索索力检测

钢索内力测试仪是一种用于测量拉索内力的测力仪器, 包括承力架和设于承力架两端之间的索夹紧件两部分, 索夹紧件通过拉力传感器与可做升降运动的动力输入轴相连, 另设有动力输入件, 该动力输入件通过减速机构与动力输入轴相连接, 动力输入轴还连接有挠度传感器。通过测量索夹紧力和索变形挠度, 通过受力三角形解析原理, 即可测得拉索的内力。

拉索与吊索索力检测

目前索力测试方法主要有以下几种:油表读数法、压力传感器测定法、磁通量法、三点弯曲法、电阻应变法、拉索伸长量测定法、索拉力垂度关系测定法、张拉千斤顶测定法、振动测定法等。

振动频率法是目前测量索力百富策略白菜网最广泛的一种方法, 利用附着在拉索上的精密传感器, 以环境振动或者强迫激励拉锁, 经过滤波、放大和频谱分析, 再由频谱图确定拉索的自振频率, 而索的拉力与其固有频率之间存在特定关系, 可通过测得的频率换算间接得到索力。利用频率法测索力便可达到很高的精度。设备可重复使用、费用低, 日趋小型化, 携带、安装均很方便。

油表读数法只适用于施工阶段的索力测试, 对于索力大的拉索必须使用大吨位的千斤顶, 精确性较差, 一般在工程中只是作为监测索力的辅助手段。

压力传感器读数法是在锚头和锚垫板之间永久安装穿心式压力传感器, 既能在张拉施工时测量, 也能在后续施工以及运营检测过程中测量。但是压力传感器自身重量比较大, 而且造价也比较高, 一般只是在特定的场合使用, 不具有普及性。

磁通量法是通过测试磁通量变化, 根据索力、温度与磁通量变化的关系, 推算出索力的一种方法。该法现在还不成熟, 尚未在工程中广泛百富策略白菜网。

三点弯曲法是基于拉索受力和变形特点, 考虑拉索抗弯刚度对测力信号的影响, 利用“纵横弯曲”原理建立索张力计算模式。张紧的柔性索, 其横向刚度与索的张拉力之间存在函数关系。通过测试元件测出索的横向刚度, 便可求出索的张拉力。

随着光纤传感技术的发展, 光纤光栅传感器也已广泛地百富策略白菜网于进行拉索的索力的检测。光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、电绝缘性能好、安全可靠、化学性能稳定、体积小、重量轻、几何形状可塑、传输损耗小、高灵敏度、传输容量大、测量范围广等优点, 可实现长期稳定监测拉索的索力。

膜材料检测

膜材料的检测内容包括:膜材强度检测、膜结构连接强度检测、膜结构表观检测。

膜材强度检测

膜材强度检测是膜材料的基本力学性能指标, 主要包括膜材的抗拉强度、撕裂强度等。

抗拉强度测试:将薄膜的两端用特定的夹子夹紧后, 以恒定的相当慢的速度缓慢拉伸薄膜。同时, 拉伸设备测量和记录下拉伸长度和拉伸力的变化。薄膜的伸长率 (%) 是指拉伸过程中, 薄膜的实际长度与未拉伸时的原始长度之比。

撕裂强度测试:在特殊的摆锤上有两个夹子, 这两个夹子将薄膜夹紧, 薄膜上已有一个20±0.5 mm的切口, 当摆锤落下后, 薄膜能够迅速的以直线方式裂开。测试结果就是撕裂强度, 单位为N/mm, 它是从撕裂时所需的能量计算得来的。

膜结构连接强度检测

膜结构连接强度检测包括膜——膜连接、膜——柔性边界及膜——刚性边界连接的强度检测。在连接处膜材需要进行热合、粘接、穿孔等处理, 造成连接处膜材局部削弱, 并可能出现应力集中现象, 因此连接处往往成为膜结构的薄弱位置, 连接处的强度成为膜结构整体性能的重要指标之一。膜结构连接形式多样, 只有通过试验才能确定连接的实际强度, 验证其是否满足设计要求。大量的研究结果表明, 膜片——膜片连接强度最大可达到膜材抗拉强度的85%以上, 而膜面——刚性边界的连接强度可达到膜材抗拉强度的75%左右。

膜结构表观检测

由于使用年限的增加, 膜结构在长时间的日照、风吹、雨林下, 膜结构的塑性降低, 发生脆性改变, 一旦出现破损可导致大面积的撕裂, 因此经常性对膜结构的表观检测也是十分必要的。膜结构表观检测可通过肉眼进行观察, 由于连接处是膜结构的薄弱位置, 因此可着重对膜结构连接处进行检测, 当对出现破损情况时, 应膜结构及时进行修补, 以免出现更大范围的撕裂、破损。

本文的研究为我国索膜结构的安全性检测提供了数据支持和理论依据, 填补了索膜结构检测理论依据和检测技术的空白。随着索膜结构在我国高速公路收费站的广泛百富策略白菜网, 颁布适用于我国的索膜结构检测标准显得尤为重要和紧迫。