对大跨钢结构而言,由于其结构施工过程庞大复杂,施工方法和施工工艺繁琐,在施工阶段出现风险概率要比其他结构要高。而大型复杂结构的一旦发生事故,其影响和后果是极其严重的,会造成巨大的财产损失、人员伤亡和严重的社会影响。
在土木工程领域,结构健康监测在20世纪80年代提出,最初主要在桥梁监测方面发展得比较快。20世纪80年代初,日本在修建日野预应力混凝土连续梁桥时,就建立了施工控制所需的应力、挠度等参数的监测系统,并应用计算机对所测参数进行现场处理,然后将处理后的实测参数反馈至控制室进行结构计算分析,最后将分析结果返回到现场进行施工控制。
80年代后期修建Chichby斜拉桥和Yokohama海湾斜拉桥时,同样建立了施工监测系统,实现旅工过程中实测参数与设计值的快速验证比较,用来保证施工安全和成形精度,效果良好。在国内,自20世纪90年代开始也于一些大型重要桥梁上安装各种不同规摸的健康监测系统,虽然开展时间并不太长,但是目前已经处于国际先进水平。
众所周知,桥梁结构需要进行施工监测和成桥试验,将施工监测和成桥试验的临时传感器用于桥梁结构建成一段时间内的短期监测系统是我国许多大型桥梁常采用的方法。香港青马大桥的桥梁结构健康监测系统永久性地安装了 300多个各种类型传感器,获取的数据可以作为以后大桥结构评估、运营和维护的参考武汉长江二桥采用“水平角与天顶距同测法”监测了施工中塔柱的相对变形;广东虎门悬索大桥采用GPS新忮术对其施工过程进行监测。
我国在施工监测方面的研究较晚,大跨空间钢结构的施工监测方面也有一定的发展。曾志斌等人基于静态应变无线数据采集与传输的应力监测系统对国家体育场“鸟巢”进行钢结构卸载过程的应力监测。秦杰等人采用钢弦式应变计和全站仪对奥运会羽毛球馆预应力和变形施工监测研究,进行了应力监测值的修正,修正后理论值和实测值吻合良好。钱稼苑等对北京大学体育馆钢屋盖进行包括施工监测在内的健康监测,获得了一批准确、宝贵的实测数据,保证了施工和奥运期间结构的安全。
在深圳证券交易所营运中心抬升裙楼施工监测中,通过应变监测数据统计分析双轴对称测点应力对比分析以及 接对结构局部应力增量影响试验研究,对施工中的抬升裙楼进行实时安全评估。
在大型空间钢结构的健康监测系统方面,国际及国内对结构施工监测的研究和应用曰渐广泛,但实际应用的监测系统大部分都只对部分关鍵构件静态工作参数进行监测。由于受到施工阶段现场条件的制约,国内对于大跨空间结构的监测大多是针对施工阶段的某一过程进行监测,如卸载过程、提升过程、开合过程,而目前对于结构施工全过程的监测和研究很少。
