XXXX中心主塔楼结构健康监测主要包括两个阶段工作：施工过程的监测和运营阶段监测。监测内容主要包括：地震作用监测、风荷载监测、位移监测、加速度监测、温度监测、应变监测、标高监测、倾斜监测和沉降监测。

　　本项目设计的结构监测系统将实现如下功能目标：

　　1.能够对结构使用过程中的风速、风向、气温、湿度、气压等状态进行实时同步监测;

　　2.能够对结构使用过程中结构关键构件局部应变、结构楼层加速度响应、结构顶部风致位移状态进行实时监测;

　　3.能够对结构使用过程中的地震动及结构的局部风压进行实时同步监测;

　　4.可以对结构进行动力特性监测和状态识别，得到结构自振频率、振型、阻尼比等;

　　5.能够对结构在强风过程中的工作状态进行同步监测记录，并实时显示;

　　6.能够对结构使用过程中的应力超界、振动幅值超界进行报警;

　　7.能够对结构出现较大的动力特性改变进行报警;

　　8.能够实现结构响应状况连续稳定的监测;

　　9.具备数据挖掘功能，可对大量数据集进行寻找和分析，提取和校验数据、创建与调试模型、对数据模型进行数据查询以及维护数据挖掘模型的有效性;

　　10.中心数据库的数据管理功能(存储、打印、显示等)。

　　宣城码头结构健康监测技术方案

　　桥梁结构健康监测的现状与发展方向：目前我国桥梁养护单位由于经济条件的制约，桥梁结构健康监测开展并不普遍，仅在徐浦大桥、南京长江第二大桥、润扬大桥等有一定影响的特大桥中采用，并且普遍存在着监测项目种类不足的情况。在监测数据的管理方面，没有一个较为完善的数据存储与管理系统，大量的监测数据得不到妥善的处理与利用。并且，现有的桥梁结构监测和状态评gu系统大多属于单一的监测系统或者是单一的管理系统。随着经济的发展和管理部门对结构安全监测认识的进一步提高，桥梁健康监测技术将越来越趋向于普遍化、智能化、实时化、网络化。

　　普遍化，随着国内大型桥梁的不断建成，管理者对做好桥梁的运营、养护，随时了解桥梁结构的健康状况，及时对桥梁进行安全评价的要求日益迫切，并给与高度重视和经济支撑，使桥梁健康监测系统得以广泛应用。

　　智能化，通过开发和应用高性能智能传感设备，达到进行自感知、自适应、自诊断、自愈合和智能传输测试的目的。

　　实时化，能及时掌握桥梁工作状态，彻底消除人工检测的滞后性和低效性。能准确判别桥梁安全性能、使用性能和资金使用效率之间的zui优化临界点，避免重大事故的出现和资源的浪费。

　　网络化，桥梁实时监测系统的网络化可以实现监测数据的共享，以便各地专家对桥梁状态的评gu，更可实现对远离城市桥梁的自动实时监测，实现良好的社会效益和经济效益。

　　宣城码头结构健康监测技术方案

　　结构健康监测--施工过程监测的内容：

　　1) 风荷载监测。

　　包括两部分内容，其一是指塔楼顶部在结构主体封顶至施工结束工程竣工阶段，针对建筑物所承受风荷载作用的监测。其二是指塔楼某部分在该部分施工结束至工程竣工期间内该部分建筑物在承受外部风荷载作用下的表面风压的监测。

　　2) 温度监测。

　　设置五个温度测量层，本项监测是指施工全周期内，测量层各测量点在该层施工完毕至工程竣工阶段，针对结构表面和结构体内温度变化的监测。

　　3) 位移监测。

　　是指建筑物各个关键位移控制点，包括塔体以及塔顶等，在该关键点施工完毕至全部结构竣工期间内，各施工阶段该关键点各向位移的监测。 此项监测采用两种方法分别进行： GPS以及倾角仪系统。各种方法的监测数据进行对比分析与融合。

　　4) 加速度监测。

　　主要是指结构在竣工投入使用后，各加速度监测点随在结构运营期间加速度响应的监测。动力响应传感器数量及布置应能获取使用阶段不同结构状态下结构的X向平动、Y向平动和扭转，周期、振型和阻尼比。传感器类型以加速度计为主、辅以必要的速度及位移传感器作为校核。

　　5) 应变监测。

　　是指施工全周期内，测量层各监测点在该层施工完毕至工程竣工阶段，针对结构构件随施工过程应力应变的监测。

　　6) 标高监测。

　　是指施工全周期内，针对塔体各层各关键点随施工过程结构标高的监测。

　　7) 垂直度监测。

　　是指施工全周期内，针对塔体各关键点随施工过程垂直度的监测。

　　8) 沉降监测。

　　是指施工全周期内，针对塔楼基础以及塔体各关键点随施工过程沉降的监测。

　　宣城码头结构健康监测技术方案

　　本项目采用1+2型GPS 监测方案，即一个固定站(基站)和二个移动站。当结构施工到相应监测楼层时，在结构刚度中心及角部各布置两个移动站，用来测试结构的整体水平位移。由于结构的运动除了两个方向的水平平动外还可能有绕中心的扭转，根据两个测点的测试结果可以计算出结构的扭转相应。

　　固定站的安装标准要求很高，需要选择距离移动站600m之内一个开阔场地采用挖坑深埋方式布设固定站，作为移动站的差分参考。如果工地现场的条件不够，可以考虑直接采用当地政fu的大地监测网络基准站，通常他们具有更高的安装精度，一般数据的获得需要付费。

　　移动站安装在结构上之后，结构一直在振动，因此，移动站的零点选择也是比较困难的。零点的标定可以采用如下步骤实现：振动位移可以通过加速度计和激光位移计，通过振动台给出不同频率和振幅的振动，然后由测到的GPS振动位移与加速度计和激光位移计测到的振动位移相比，从而验证GPS测定振动位移的精度。用同样的方法，通过激光位移计测到的平动位移(平均位移)验证GPS的平均位移精度。

　　由于本结构超高，建筑地面的 GPS 参考站信号会被周围建筑阻挡;因此本项目拟在塔楼开阔场地不动点处布置1个GPS参考站，其与2个GPS流动站组成一个完备的GPS 观测环路，以提高GPS观测的可靠性，GPS在平面的布置点如图 6.5?4。当结构施工到相应监测楼层时，在所监测楼面中心处和外筒各布置一台GPS观测站监测结构的水平方向位移。结构的测试楼层主要为10个加强层。由于结构的运动除了两个水平方向平动外还可能有绕中心的扭转，根据中心点和外筒测量得到的运动可以计算出结构的扭转。

　　宣城码头结构健康监测技术方案

　　结构健康监测- 结构模态分析：

　　结构动力特性不仅与结构当前的工作状态有着密切的直接联系，而且也是进行结构模型修正的重要参考因素。结构自振频率、振型和阻尼比可以针对动力响应实测数据(加速度、速度以及位移传感器实测得到的振动信号)进行频谱分析获得。由于传感器测试的数据往往包含了周边环境噪声的成分，同时结构属于频率密集型结构，在此背景下，直接针对动力响应实测数据进行频谱分析，确保由此方法获得的结构模态特征参数的准确性就显得比较困难。

　　为此，除了采用FFT变换和功率谱法分析结构的频谱特性之外，还采用小波变换和Hilbert-Huang变换来分析结构的时频特征，小波变换和Hilbert-Huang变换可以从结构的振动信号中分离出较密集的结构自振频率。此外，由于噪声的影响，使每一次测试得到的结构频率和振型均存在一定的差别，为此，我们采用统计分析的方法确定结构的频率和振型的概率分布。

　　另外，由于安装过程在结构内部引起的自平衡的初始安装应力，温度变化在超静定结构内部引起的温度应力等都会导致结构动力特性的变化。考虑初始安装应力的实际影响，通过施工过程的跟踪监测可以获知竣工结构内部的安装应力分布特征及规律，在此基础上基于动力响应实测数据的结构模态分析结果很可能与结构理论计算得到的结果不一致，由此进行的有限元模型修正可以保证计算模型能更真实的反映结构的实际工作状态。考虑温度变化的实际影响，在不同温度场下测试分析获得结构的自振频率，找到温度对结构频率影响的规律，从而在对有限元模型进行修正时，剔除温度的影响。

　　在施工阶段，位移监测楼层施工完成时需对变形进行测量。在进行加强层施工时，变形数据观测间隔不应少于5天。结构封顶至所有上部荷载施加完毕，变形观测间隔不应少于1个月。

　　施工期间基本原则是不布线或尽量少布线。测试时根据需要采用独立监测系统，数据线直接接入测点旁的电脑中。一层测区一台电脑，一个楼层若有多个测点，可根据情况确定一台或多台电脑，数据线不跨越楼层。若采用总监测系统，加速度仪设在子站所在楼层，布线通过数据线槽一并接入子站，然后统一传递到总站。

　　GPS接收机和GPS参考站安装在安全和有保护装置的位置并进行避雷保护。GPS天线的位置应当仔细选择，避免由于电缆、障碍物等引起多路径影响。施工阶段，由于施工平台可能会GPS信号，因此需对GPS流动站加装信号接收天线放大器，以保证接据的可靠性和准确性。GPS天线与数据采集系统之间是波特率为115200的光缆来进行传输。施工期间基本原则是不布线或尽量少布线。测试时根据需要采用独立监测系统，光缆直接接入测点旁的电脑中。