建筑结构在设计、施工和使用的全生命周期内,一直处于受力的状态。而应力是结构内部抵抗外力的能力,应变则是建筑结构产生的实际变形,二者共同决定了建筑的稳定性、安全性。因此实现更精准、更全面的监测与分析,不仅能降低建筑结构损伤风险,更能保障建筑结构的耐久性和安全性。
为实现这一目标,WITBEE®万宾科技®智能应变传感器EN100-C-FS带来了可靠的技术支撑。针对建筑结构在在荷载作用、环境变化、材料变化等因素影响下,所产生不同程度的应力与应变,它能实现实时的监测、传输与报警,促进建筑结构的安全评估、养护维修等更加科学、有效。
一、应力、应变需要分开监测吗
简单来说,应力是材料内部为了抵抗外力而产生的一种内在力量。当钢筋被拉伸、主梁被下压时,材料内部就会产生应力。应变则是材料在受力之后发生的形变程度。比如钢筋被拉长了两毫米,这种长度变化的比例就是应变。所以在监测过程中中,单纯知道外力大小并不能判断建筑结构是否安全,还要看材料在这种力的作用下会产生什么样的变形。
也就是说应力越大,应变也越大,两者成比例增加。但应变对建筑产生的影响是一个长久的过程。当结构出现较小的应变时,可能只是出现轻微的变形,比如墙体产生细小裂缝,这是可以接受的。但如果应变增大,就可能影响结构的正常使用功能,比如梁柱连接部位开裂。如果应变超过材料能够承受的极限,构件就会失去承载能力,导致建筑结构失稳。
二、实时、精准、全面监管
正因为应变对建筑的影响是持久的,如果能在应变出现时就着手准备,像桥梁垮塌、房屋坍塌等风险其实是可以被避免的。智能应变传感器的作用就在于实时监测建筑结构的应变和振动状态。简言之,就是把结构内部的变形过程,用数据进行记录和反映。因为结构在承受荷载时,所产生的小幅度变形很难被看到,但传感器可以将其转化为数值,并进行实时的采集。
当应变数值出现较大幅度的上下波动时,或者振动频率发生变化时,排查人员就可以根据每处传感器所采集的数据,分析结构内所存在的荷载异常、受力异常等问题,迅速确认出现问题的区域。对于桥梁、高层建筑以及一些大跨度结构来说,这种全天候的应变和振动监测更有实际意义。当实际监测数据偏离标准时,传感器可以立即报警,就能让值班人员较早发现问题,更早安排检修、加固等计划,把风险控制在可预期的范围内。
随着越来越多的建筑投入使用,智能应变传感器得到大范围应用,既能提升建筑结构运行的安全性,又能有效延长其使用寿命。