前言

         弦支穹頂結構是一種新型的大跨度空間結構，它很好地結合了索穹頂結構和單層網殼結構的優(yōu)點。將索穹頂結構的上部索網改為單層網殼，使結構在成形前具有一定剛度。索桿體系為網殼提供支撐，各構件之間的協同作用使結構的總應力保持在較低水平，使大跨度架設更具優(yōu)勢。但弦支穹頂結構存在設計復雜（數字化建造），施工要求高，維護成本高等挑戰(zhàn)。弦支穹頂等大跨度空間結構在受到設計缺陷、施工不當或極端事件的影響時，會導致結構的一些關鍵部位發(fā)生初始失效。破壞結構若不能重新形成一個有效的力傳遞路徑，將導致結構的損傷傳播和整個結構的倒塌。這就是大跨度空間網架結構的連續(xù)倒塌。因此，弦支穹頂等大跨度空間結構需要有效的測量方法避免結構連續(xù)倒塌的風險，推進大跨度空間結構更長壽，更低維護成本。

 東視傳感技術團隊研究出測量弦支穹頂結構倒塌變形數據的實驗方法，可為大跨度建筑結構可靠性評估提供可靠的實驗數據。采用東視傳感多相機實時三維位移應變測量儀，準確捕捉拉索過程和漸進式倒塌過程的三維位移數據，支持弦支穹頂結構的抗倒塌設計進而提升安全性與經濟性，為大型公共建筑提供可靠保障。

測量系統(tǒng)的位置

弦支穹頂結構

         技術方案

         弦支穹頂結構的漸進倒塌過程是一種空間位移，類似多米諾骨牌的坍塌，僅測量單一方向的位移不足以分析結構的失效模式。傳統(tǒng)的立體視覺系統(tǒng)無法實現空間結構的圓周變形測量。

    東視傳感技術團隊利用無人機輔助的近景攝影測量和多相機立體數字圖像相關技術，對懸索穹頂結構的索力和漸進倒塌過程進行研究。基于近景攝影測量原理，對由數碼單反相機和安裝在無人機上的相機重建的三維點進行配準，并建立全局坐標系。在拉索過程中，使用由并行計算增強的立體數字圖像相關系統(tǒng)實時監(jiān)測局部結構的位移，并利用實時監(jiān)測數據精確控制拉索過程。然后，使用無人機測量拉索后上部控制點的全場靜態(tài)位移。最后，通過由 12 臺高速相機組成的多相機立體數字圖像相關系統(tǒng)實現對結構的漸進式倒塌位移監(jiān)測，并將 12 個子系統(tǒng)的坐標系統(tǒng)一到已建立的全局坐標系中。

使用攝影測量技術統(tǒng)一全局坐標

攝影測量路徑規(guī)劃

       多相機三維數字圖像相關測量儀由多個三維數字圖像相關測量系統(tǒng)組合而成，每一套子系統(tǒng)均只拍攝被測物體的局部表面。多個三維數字圖像相關測量系統(tǒng)測量的形貌、位移和應變等結果通過外部參數相連接，最后統(tǒng)一在世界坐標系中，因此多相機三維數字圖像相關測量儀測量的關鍵是系統(tǒng)參數的標定。

    DIC應變測量系統(tǒng)的位移靈敏度高于 0.05 毫米，符合設計指標。基于無人機和近景攝影測量，可以準確測量拉索前后節(jié)點的靜態(tài)位移，直接反映了拉索前后結構的整體變形趨勢。無人機輔助的近景攝影測量和DIC應變測量系統(tǒng)準確捕捉了拉索過程和漸進式倒塌過程的三維位移數據，支持弦支穹頂結構的抗倒塌設計進而提升安全性與經濟性，為大型公共建筑提供可靠保障。這些數據的精確測量對于工程應用、模型試驗以及數值分析都具有重大價值。

測量結果及工程應用價值

     DIC應變測量系統(tǒng)的位移靈敏度高于 0.05 毫米，符合設計指標?；跓o人機和近景攝影測量，可以準確測量拉索前后節(jié)點的靜態(tài)位移，直接反映了拉索前后結構的整體變形趨勢。無人機輔助的近景攝影測量和DIC應變測量系統(tǒng)準確捕捉了拉索過程和漸進式倒塌過程的三維位移數據，支持弦支穹頂結構的抗倒塌設計進而提升安全性與經濟性，為大型公共建筑提供可靠保障。這些數據的精確測量對于工程應用、模型試驗以及數值分析都具有重大價值。

在張拉施工中，索力的測量結果與監(jiān)測點的位移情況

張拉后節(jié)點位移的測量結果

配重節(jié)點高度分布：（a）張拉前 （b）張拉后

    DIC應變測量系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：非接觸式測量；全場實時測量；無需現場標定；多相機全景測量。DIC應變測量系統(tǒng)正在為大跨度建筑結構可靠性評估帶來革命性的變革。它不僅提供了前所未有的測試能力，還大大提高了測試的效率和精確度。隨著技術的不斷成熟和應用范圍的擴大，DIC有望成為大跨度建筑結構可靠性評估中不可或缺的工具，為結構的抗倒塌設計、測試和驗證提供更加全面和可靠的數據支持。

弦支穹頂結構倒塌實驗