为北京奥运作贡献

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为北京奥运作贡献

———铁建所利用信息技术对“鸟巢”钢结构监测纪实

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    随着奥运圣火在全球传递，举世瞩目的第29届北京奥林匹克运动会的脚步日渐临近。4月，国家体育场（俗称“鸟巢”）建设工程全部竣工。其中，国家体育场钢结构监测任务由中国铁道科学研究院铁道建筑研究所承担。铁建所科研人员充分发挥综合技术优势，为铁科院在奥运工程建设中赢得了赞誉。
    国家体育场属于重要的大型公用建筑，屋盖钢结构跨度大、受力复杂，大量采用新技术、新材料和新工艺，很多方面超出了我国现行建筑结构设计规范的范畴。为了确保钢结构在施工和使用过程中的安全，2005年11月，国家体育场有限责任公司组织了6家单位对钢结构监测项目进行投标，最终铁科院以综合技术优势一举中标。
    监测项目包括国家体育场钢结构施工过程的应力监测、相应的钢板表面温度测试和“鸟巢”主体完工后的动态性能测试。为了高质量地完成监测任务，充分体现“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”理念，在签订技术服务合同后，铁建所领导高度重视，组织成立了以桥梁与结构工程事业部副主任张玉玲为组长的项目组，发挥专家优势，对项目的实施做了精心的技术准备。
    根据“鸟巢”工程现场条件，如果采用传统的有线数据采集与传输方案，不仅需要繁杂且冗长的信号线、电源线以及专门的监测用房，还将会与施工单位的安装作业相互影响，很难避免数据的衰减或失真。项目组针对国家体育场大跨度钢结构的客观条件，紧跟世界结构健康监测领域无线传感器网络技术的发展步伐，整合国内先进的数字电路、无线通信等技术，自主开发研制了国家体育场专用线静态应变监测系统和无线温度测试系统，为整个监测工作的顺利开展奠定了良好的基础。
    由于整个监测工作要持续到北京奥运会之后，时间跨度长，这就要求应变传感器需要安装牢固，固定应变传感器的支座必须焊接在钢结构上。安装应变传感器的工作要与钢结构的施工同步，又只能在钢结构吊装完成之后安装和调试，时间非常紧张。当时，在现场施工的单位很多，项目组成员要在不同单位施工的钢结构上安装传感器，协调难度很大。
    按照监测要求，传感器在整个钢结构上要均匀分布，且都位于桁架杆件中部或桁架柱肩部。安装传感器属于高空作业，危险系数大，没有攀爬设施或脚手架，工作人员是很难到达上面的。2006年盛夏，在安装传感器期间，曾志斌、王冒明等同志每天要将自制的可拆装式简易脚手架、手提式电焊机等设备搬到5层看台，在宽度仅有1米的杆件上组装简易脚手架，然后进行安装。当时钢板表面温度高达四五十摄氏度，每次作业，安装人员都是浑身湿透。就这样，项目组成员加班加点，赶在2006年9月13日钢结构卸载前将232个应变传感器和36套无线静态应变监测设备安装到位。
    在温度传感器的前期布设调试过程中，有些温度测点位于下弦未装防护栏的地方。没有防护条件，组长张玉玲带头爬上了危险性最高的下弦测点部位，布置温度传感器。项目组成员齐心协力，在保证安全的前提下准确地将温度传感器布置到位。
    国家体育场即将进行合拢施工之前，为了掌握整个钢结构的昼夜温度变化规律，项目组在2006年8月2日至5日连续进行了每半小时一次的温度测试。白天烈日炎炎，夜间蚊虫叮咬，现场条件异常艰苦，项目组成员以顽强的毅力完成了这次测试。工程指挥部根据这次测试结果，确定出钢结构合拢的最佳时间为2006年8月25日、28日和30日的夜间。项目组又参入了合拢施工过程对钢结构温度的实时监测。他们自8月22日起不分昼夜，艰苦奋战，圆满完成了合拢施工温度监控任务。
    2006年9月13日至17日，国家体育场钢结构卸载。项目组每天早晨7点就到达现场，做好各种准备工作。他们与设计院和施工单位紧密配合，严格、认真地监测钢结构在卸载全过程中的应力和温度变化情况，及时将采集到的数据分析处理后报送钢结构卸载信息处理中心，为钢结构卸载的顺利进行提供了强有力的技术支撑。项目组监测工作得到了北京市质检站、国家体育场有限责任公司、设计院、施工单位和监理单位的一致好评。
    钢结构卸载完成之后，项目组除了按照合同完成关键施工阶段的监测任务之外，还积极配合国家体育场有限责任公司和设计院工作，对钢结构在全年最高气温和最低气温环境条件下的应力和温度进行了监测，为保证国家体育场科学地组织施工和结构安全评价提供了数据保障。
    在国家体育场钢结构监测过程中，巾帼不让须眉。王丽、崔鑫、陶晓燕等女同志与荣振环、田越、方兴等男同志一样，身系安全带，克服恐高心理，在纵横交错的钢结构中来回攀爬，安装调试设备。每次试验时，项目组成员都要在现场连续工作一整天，有时还要持续到第二天凌晨，以高度的责任心和敬业精神为北京奥运工程无私奉献。
    目前，整个钢结构施工和使用期间的监测工作已经接近尾声，立面大楼梯和整体钢结构的动力特性试验已经完成。项目组将在后续的监测工作中再创佳绩，为铁科院争光，为奥运添彩。

	来源:《人民铁道》报2008-5-8第5版作者:陈伟

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