第三届北京发明创新大赛金奖国家游泳中心钢结构和膜结构健康安全监控系统

获奖者:北京市国有资产经营有限责任公司 该安全监测系统能够有效监测国家游泳中心钢、膜结构关键部位和关键构件的受力和安全状态;提供国家游泳中心钢、膜结构的风荷载,并能够监测国家游泳中心的整体振动;为分析国家游泳中心钢、膜结构的受力与安全状态提供合理的有限元力学分析模型;存储国家游泳中心设计、建造、运营期间的有关信息,形成国家游泳中心设计、建造和运营的历史档案;向有关的专家提供监测数据,供有关的专家对国家游泳中心健康和安全状态进行评定;为研究大跨空间钢、膜结构在各种荷载和环境下的受力状态和流固耦合作用提供直接的现场的试验数据.     

关头坝大桥振动监测系统

为了对关头坝大桥的结构健康状态和安全寿命作出正确评估,如实反映大桥的结构安全状态和运营安全信息,建立了桥梁振动监测系统.通过对大桥进行结构危险性分析,确定7个监测断面,布置14个3轴加速度传感器.设计了关头坝大桥振动监测系统数据采集及传输模块,此模块由12位精度模数转换芯片、89C52、RS232、DS1216等芯片组成,完成一次数据采集共需约5 ms.设计了大桥数据采集与分析管理系统,可对监测数据进行分析评估,为桥梁的养护、维修与管理提供决策.监测数据结果表明:桥梁振动监测系统可以实时地对桥梁结构状态进行监测与评估,为大桥在特殊气候、特殊交通条件下或运营状况严重异常时触发预警信号.目前,该系统正在为大桥的运营、管理和维护提供决策依据,对确保大桥的安全运营发挥着重要作用.     

863计划“大型奥运场馆健康监测与安全预警技术”

为体现“科技奥运”的精神,在国家863计划先进制造技术领域的支持下,“大型奥运场馆健康监测与安全预警技术”课题承担单位研发出“钢膜结构健康安全监测系统”,并在“水立方”获得成功应用且效果显著。     

场馆直击篇

科技在2008年北京奥运会的场馆建设中所起的作用不可小觑。奥运会开、闭幕式的主会场——国家体育场，也就是大家所熟知的“鸟巢”；奥运会的主游泳馆——国家游泳中心，也就是大家所熟知的“水立方”，它们的设计和建造过程突出彰显了科技奥运的先进理念。     

桥梁的问题检查与处理措施

介绍了桥梁规模、数量在不断地增加，但在已经运营的线路上，有些桥梁却未达到其使用寿命而过早地发生损坏，设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、美观，为今后桥梁的结构设计和施工提供有益借鉴。     

大跨度悬挑钢结构施工模拟分析

某银行金融服务中心B区营业厅及会议中心主体结构为钢筋混凝土框架结构,南面为悬挑结构,最大悬挑长度为17 m ,采用大跨度空间钢桁架结构。该大跨度空间钢桁架结构质量大,在结构吊装过程中,结构受力状态经历突变,节点应力及变形状态复杂。为保证结构安全,文章运用Sap2000软件对该悬挑结构进行施工模拟分析,分析其内力及变形变化规律,为结构安装过程及其变形监测提供理论依据。     

应该认真查找“豆腐渣”工程设计上的错误

为了探讨綦江虹桥垮塌的原因,通过对现有结构计算分析程序功能的分析,论述了对压弯杆件最不利受力状态分析时的遗漏和针对压弯杆件强度及稳定验算方法中存在的错误；质疑是否存在哑铃形或圆端矩形断面的拱肋抗弯截面模数的计算方法，指出了钢管混凝土拱桥存在诸多不安全因素；建议设计工程师放弃片面追求新、奇的设计思想,转变为注重安全、耐用、适用来设计和建造百年之内决不会垮塌的工程。     

砌筑式圆弧拱窑洞结构受力分析

砌筑式窑洞由于安全可靠、美观舒适，能就地取材等优点，是陕北黄土高原农村地区最为青睐的住宅形式。然而，窑洞在建造时全凭前人传承下的经验，没有正规的设计理论和计算方法指导，尤其是窑洞拱圈厚度、窑腿宽度的确定，因此，窑洞结构安全问题及受力情况备受关注。为了对砌筑式圆弧拱窑洞进行结构受力分析，先将此窑洞结构中的拱圈部分采用两铰拱力学计算模型，基于结构力学中的力法原理，推导出窑洞圆弧拱圈统一的内力计算公式，以明确窑洞拱圈的内力分布；再与传统的三铰拱计算模型受力结果进行比较，验证拱圈采用两种计算简图的适用性和可靠性；最后在陕北窑洞调研数据基础上，依据拱圈内力结果进行拱圈厚度和窑腿宽度的设计。研究结果可为窑洞建筑的设计、建造及保护加固提供一些理论指导。     

浅述水电站大坝安全监测现状及其自动化动态

水电站大坝安全监测自动化的资料是大坝安全管理的重要信息,是评价大坝安全状况的基础资料.水电站安全监测自动化能够快速、准确获得监测资料,为大坝安全状态评价提供辅助决策的有效手段,能够确保水电站大坝的安全,避免安全事故的发生.通过回顾水电站大坝安全监测自动化近些年的发展过程,客观评价水电站大坝安全监测的现状,总结自动化监测的发展动态.     

机电设备光纤测温在线监测系统研究及应用

机电设备光纤测温在线监测系统通过对机电设备的温度进行实时在线监测与分析，能够实时、客观的反映机电设备的运行状态和故障程度，避免不必要的停机检修和盲目大修，节约人力物力，提高设备利用率；通过在线故障诊断趋势分析，发现一些潜在故障，及早进行处理，预防故障或事故的发生，确保设备安全、长期、高效运转。     

南京长江第二大桥结构安全监测系统

以南京长江第二大桥在各种环境状态下的结构受力响应为数据源，建立反演结构状态演变过程的分析模型．在监测内容上，该系统以高精度的结构静态响应监测为主，兼顾对结构动态响应特征的识别和环境干扰因素的监测．监测系统在对影响结构检测置信度的各种因素进行归纳的基础上，采取随机过程理论和统计方法科学地分析了南京长江第二大桥在环境状态下的结构行为和变化规律．结果表明该桥的结构状态是稳定安全的．     

双层膜结构体育馆夏季热环境监测与分析

膜结构屋面因其对自然光源的充分利用和形式灵活等优势而在体育场馆等大跨度建筑中广泛应用，为解决其保温隔热性能差、易受外界环境因素影响等突出问题，多层膜结构设计、铺设保温层等方案被应用于工程实践，但热环境监测及分析的相关研究仍存在空白.为了研究双层聚四氟乙烯-气凝胶屋面体育馆的热环境，多点均匀布置测温仪进行监测，利用实测数据构建整体温度场；建立能够准确反映温度场变化的热物理模型，平均误差小于5%;以屋面保温层铺设为变量，基于该模型(原始工况)构建了无保温层、仅岩棉保温层和全为气凝胶保温层3种工况.对比发现，气凝胶的铺设使得室内空间的平均温度降低了2.0℃;原始工况的保温隔热效果最佳，室内外平均温差为9.6℃,研究可为膜结构屋面的保温隔热设计提供参考.     

大型海工建造项目船体坞内起浮坐墩作业安全管理策略研究

在大型海工建造项目中，船体坞内起浮坐墩作业是一个重大施工环节。由于坞内起浮坐墩作业同时涉及到多种高风险作业的联合施工，加上船坞内面积狭小，水下环境复杂，新建造船体不可控因素较多，在海工建造领域，船体坞内起浮坐墩作业的安全受到项目方的格外重视。以国内某大型海工建造项目为例，对起浮坐墩安全与应急研究的必要性进行了探讨，研究了船体坞内起浮坐墩作业过程中安全管理的策略，对起浮坐墩前的组织准备、生产物资准备和状态确认、船舶起浮坐墩的实施和收尾等环节的关键内容进行了阐述，同时探究了作业过程中的应急管理相关内容，以进一步完善船体坞内起浮坐墩作业常规安全与紧急情况的应急环节，形成完整的安全管理闭环，防止因安全工作不到位而损坏船体、影响坞期或造成事故，为大型海工建造项目起浮坐墩作业安全提供借鉴思路。     

大坝安全监测工程项目质量管理的策略

大坝安全监测工程是水电工程的重要组成部分,直接关系着大坝工作状态的好坏和安全系数的高低。所以,做好安全监测工程项目的质量管理工作,才能够使大坝维持较好的工作状态。因此,基于这种认识,该文对大坝安全监测工程项目质量管理问题进行了探讨,从工程设计方面、仪器管理方面、数据分析方面和工程验收方面对做好项目质量管理工作的策略进行了探究,进而为关注这一话题的人们提供一些参考。     

浅析大断面公路隧道的施工控制

当今社会的发展,公路隧道对人们生活、出行越来越重要。公路施工是一个复杂的系统工程,隧道施工的过程也就是该系统的运行过程,施工过程中结构的受力状态、安全性能和隧道安全状态是桥梁施工控制的目标,在整个施工过程中,受许多确定和不确定因素的影响,会使实际状态与理想目标状态之间存在一定的差异。因此,对施工状态进行实时监测、预测、调整,从而实现设计目标就成为施工控制的中心任务。     

金属非金属矿山安全工程技术研究中心 长沙矿山研究院安全技术中心 湖南铭生安全科技有限公司

国家安监总局金属非金属矿山安全工程技术研究中心、长沙矿山研究院安全技术中心、湖南铭生安全科技有限公司主要从事非煤矿山安全技术，井下采空区稳定性专项技术论证，监测与综合治理技术，矿山防治水技术，露天边坡与尾矿库（坝）稳定性分析与监测，矿山地压与岩层控制技术，地质灾害防治工程设计、施工与危险性评估，新型起爆器材与炸药生产线等领域的研究开发、咨询、设计和安全评价，是国家级的非煤矿山安全工程研发与实验基地。[第一段]     

钢箱梁斜拉桥正交异性桥面板的受力性能

以青岛海湾大桥红岛航道桥为工程背景，对钢箱梁斜拉桥桥面板进行受力性能分析。将桥面板分为3个基本受力体系：桥面板作为主梁截面的一部分承受车辆运营荷载（第一基本体系）；由桥面板和纵横向加劲肋组成桥面结构，承受桥面车轮荷载（第二基本体系）；支承在纵横加劲肋上的钢桥面板直接承受车轮局部荷载（第三基本体系）。建立空间杆系模型和空间板壳模型对桥面板进行有限元分析，得到各体系下结构的受力特性，针对3个体系下桥面板正应力进行叠加。结果表明：钢箱梁顶板的最大压应力为87．7MPa，满足规范要求；运用应力叠加进行钢桥面板计算是一种近似的方法，计算得出的结果一般偏于保守，但其精度可以满足设计要求。     

大跨度空间网格结构健康监测系统设计及应用

为全面保障大型建筑在施工及运营期间的结构健康和安全,基于信息化和物联网技术设计并实现了针对大跨度空间网格结构的健康监测系统。该系统具备结构健康状态监测多源数据的实时采集与传输、数据存储与处理、结构健康评估、异常状态报警以及三维模型展示等功能,系统通过集成大跨度空间网格结构多维状态数据,实现建筑的关键部件和整体结构的异常与完整性的判别,以及建筑整体健康的有效评估,为建筑的安全施工与运营提供了可靠保障。目前该系统已应用于某大型体育场并稳定运行,提升了体育场馆等大跨度空间网格结构建筑的智能化和安全管理水平。     

基于光纤传感油气管道安全监测评价系统研究

管道腐蚀缺陷一直是困扰着安全生产重要隐患,因此有必要对管线进行安全监测.该研究以实现智能化评估管线安全状态为目的,利用分布式光纤光栅,对由于管道内部腐蚀缺陷引起的表面应变进行了监测.并结合管壁应力场分布特性,建立起了一套实时在线的合缺陷管道光纤光栅监测评估系统,结合开发监测系统软件可有效地评价含缺陷管道的实时的受力状态和安全运行状况.     

地震作用下钢框架与中心支撑钢框架的对比研究

针对钢框架和中心支撑钢框架两类结构,利用非线性静力分析程序计算得到结构在弹性状态和弹塑性状态下的侧移刚度.输入地震波,调整加速度峰值,对结构分别进行弹性和弹塑性时程分析,讨论两类结构在地震作用下的结构响应和能量分布的异同.结果表明,中心支撑钢框架的受力性能优于钢框架.