在役大跨空间钢结构安全性能评估研究

Large-span structures had a period of greatly prosperous in the 1980s, and now the first batch of large-span structures is about to enter its late design life span. In order to give better and more authenticity reasonable advice on the status of the structure, make appropriate reinforcement measures which can save resources, underutilize the structure and extend its life, thus reaching the purpose of harmonious development of these important large space structures, applicant intends to take China's in-service large-span space steel structure for study, research on safety performance during the course of their service: (1) explore the detection technology of measuring the mechanical properties of in-service large-span structures, establish detection methods which are suitable for the such structures; (2) study safety performance of large-span space grid structure under service, give methods and standards on safety performance assessment for this kind of structure; (3) study safety performance of large-span prestressed structures under service, give methods and standards on safety performance assessment for this kind of structure; Through the study of this project, the terminal is to establish a complete theoretical system relating to the relevant scientific issues of assessing safety performance of in-service large-span space steel structures, making breakthroughs as technical support for solving China's upcoming large-span structures aging problems.

上世纪80年代是我国大跨空间钢结构发展的第一个高潮期，如今第一批大跨空间钢结构即将进入其设计使用年限后期，为了更好的根据结构真实性能给出合理的处理意见，提出合适的加固补强措施，使这些重要的大型空间结构得到充分利用，延长其使用寿命，达到节省资源，和谐发展的目的，申请者以我国在役大跨空间钢结构为研究对象，针对其服役过程中的安全性能展开研究：（1）对在役大跨空间钢结构的力学性能检测技术进行研究，建立适合于该类结构的性能检测方法（2）对在役大跨空间网格结构安全性能进行研究，给出其安全性能评估方法和标准；（3）对在役大跨预应力结构安全性能进行研究，给出其安全性能评估方法和标准。通过本项目的研究建立在役大跨空间钢结构安全性能评估相关科学问题的完整理论体系，并获得技术突破，为我国解决即将到来的大跨空间钢结构老化期所带来的一系列问题提供技术保障。

随着时间的推移，空间钢结构荷载变化、预应力松弛，钢材腐蚀等一系列问题将逐渐凸显出来，为结构的安全性能带来隐患，因此如何评估荷载变化、预应力松弛、材料腐蚀对在役空间钢结构安全性能的影响，如何根据结构真实性能给出合理的处理意见，提出合适的加固补强措施，对延长其使用寿命，节省资源具有重要意义。为此申请人对在役空间钢结构进行了以下主要研究工作：.（1）圆钢管构件非均匀温度荷载研究.对圆钢管构件实际日照下非均匀温度场分布进行了系统的试验与模拟研究，研究了不同辐射强度、不同风速、不同尺寸大小以及涂层对构件温度场的影响规律，得到了圆钢管日照温度场分布规律；并采用温度场数值模拟方法对温度场试验进行了模拟分析，验证了构件温度场数值模拟方法的准确性，分析了不同参数对圆钢管日照非均匀温度场的影响规律；得到了影响圆钢管构件温度场的主要控制参数，为在役结构非均匀温度场的分析提供了技术参考。.（2）预应力结构索力松弛后整体结构性能研究.对现有索预应力松弛模型进行了归纳总结，并开发了索力松弛分析子程序，对典型预应力结构进行了不同松弛程度的结构安全性能分析，总结索力松弛对预应力结构安全性能的影响规律；并针对现有预应力结构索力测量方法进行研究，基于传统频率法索力测量技术，给出了多索频率法索力测量方法，为在役结构预应力松弛后的索力测量提供了技术参考。.（3）圆钢管构件腐蚀后力学性能研究.设计了圆管构件大气、游泳馆、海洋等不同环境下的自然腐蚀试验和加速腐蚀试验；分析不同腐蚀模式下圆钢管稳定承载力退化规律，并开发等效壁厚折减法对腐蚀后圆钢管承载力试验进行模拟分析，验证模拟方法的可靠性，在此基础上，对不用腐蚀模式及不同腐蚀程度的圆钢管承载力进行了大规模参数分析和敏感性讨论，给出了不同腐蚀模式及腐蚀程度对圆钢管承载力退化影响规律及其腐蚀后承载力计算方法。..