一种膜结构预张力的测量方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种膜结构预张力测量方法及装置，通过固定膜面的两点，测量所述固定后的膜面在所述两个固定点之间的膜条长度，并在以所述两个固定点确定的线段中点处，向所述膜面施加作用力，进而测量所述膜面在垂直于膜面方向上产生的位移，进而将所述膜条长度、所述作用力、所述位移、所述膜面的弹性模量及所述膜面的横截面积代入目标式中，从而获得所述膜面的预张力。与现有技术中测量随机发射的质点小球的入射速度、反射速度及最大位移相比，本申请测量的是膜条长度、施加的作用力及竖直位移，不受动力随机因素的影响，测量结果更为精确，且测量过程更为简单。
【专利说明】一种膜结构预张力的测量方法及装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及工程监测【技术领域】，尤其是一种膜结构预张力的测量方法及装置。
【背景技术】
[0002]膜结构的预张力，又称为预应力，是外界施加给膜材的。预张力会对膜结构的设计及施工产生重要影响。具体地，施加给膜材的预张力越大，膜结构的刚度就越大，膜材承受外荷载的能力就越强。但是，这对施工张力设备及边界构件的锚固条件的要求也相应提高。反之，施加给膜材的预张力越小，膜结构的刚度就变小，在平面外荷载的压力作用下，膜材的变形就变大，影响膜结构的外观造型，严重时影响膜材安全，造成工程事故。可见，膜结构预张力是影响膜结构应用的重要因素，因此，对膜结构预张力的测量显得尤为重要。
[0003]目前，测量膜结构预张力的方法之一为用弹射法。“弹射法”的基本原理参见图1，将一质点小球发射到一固定边界的张拉膜面，使该膜面产生振动，同时小球被弹回。由于在上述过程中，小球的动能被膜面振动、空气阻尼及碰撞所消耗，小球反弹到原位置的速度必然小于其发射时的速度。因此，分别测量经纬两方向的每方向上小球的入射速度％、反射速度Vt及膜面的最大振幅Tmax，将上述测量值及小球的质量Hltl代入下式中，获得膜材的预张力
【权利要求】
1.一种膜结构预张力的测量方法，其特征在于，包括: 以膜面上两点为目标点，固定所述膜面； 测量所述固定后的膜面在所述两个目标点之间的膜条长度L ； 在所述两个目标点确定的线段中点处，向所述膜面垂直施加作用力F，以使所述膜面产生垂直于膜面方向的位移； 测量所述位移δ ； 将测量获得的所述膜条长度L、所述作用力F、所述位移δ、预先获得的所述膜面的弹性模量E及预先获得的所述膜面的横截面积A代入下述目标式:
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标式的建立过程包括: 预设固定前未施加预张力的膜面在所述两个目标点之间的初始长度为Ltl，且预设施加所述作用力后的膜面在所述两个目标点之间的变形长度为L1，且预设固定后的膜面比固定前未施加预张力的膜面在所述两个目标点之间增加的长度为A1，且预设施加所述作用力后的膜面比固定后的膜面在所述两个目标点之间增加的长度为A2，且预设施加所述所用力后的膜面比固定前未施加预张力的膜面在所述两个目标点之间增加的长度为A3，且预设固定后的膜面对应的预张力为T，且预设施加所述作用力后的膜面对应的预张力为T'；
依据几何关系可知:Δ 2 = A3-A1,依据胡克定律可知:
3.一种膜结构预张力的测量装置，其特征在于，包括:支撑架及施力杆；其中: 所述支撑架包括两个支脚，且每个所述支脚均可与膜面垂直固定连接； 所述支撑架还包括固定杆，且所述固定杆中点处设置有孔，以使所述施力杆通过； 所述施力杆上设置有刻度及测力计，且所述施力杆与所述膜面共面。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，每个所述支脚上均设置有吸盘。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，每个所述吸盘均与抽气装置相连。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括:套筒，以使所述施力杆通过；其中， 所述套筒与所述固定杆固定连接，且所述套筒与每个所述支脚均平行。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述套筒内壁上设置有螺纹，且所述施力杆上设置有与所述套筒上的螺纹相适配的螺纹。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述支撑架还包括:限位杆；其中， 所述限位杆上设置有孔，以使所述施力杆通过； 所述测力计设置于所述固定杆及所述限位杆之间的施力杆上。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述施力杆靠向所述膜面的顶端为半圆形，且该顶端进行过抛光处理。
10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支撑架的跨度为[200-500]mm间的任意数值。
【文档编号】G01L5/06GK104034473SQ201410293747
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】刘长江, 杨佳皓, 阳小燕, 袁双, 张硕, 刘舟洋, 杨润坛 申请人:成都理工大学