土木工程结构损伤诊断研究进展韩涛

土木工程结构损伤诊断研究进展韩涛

中国化学工程第十一建设有限公司新疆哈密839000

摘要:土木工程结构损伤诊断在机械领域得到了广泛的运用。很早就有人们对齿轮及一系列的机械零件进行了结构损伤诊断。到了上个世纪中叶,结构无损伤技术得到了飞快的发展。随着科技的发展,人工智能、信息技术逐渐应用到了结构损伤的领域。随着技术的不断创新和改进,使的土木工程结构损伤诊断的识别更加便捷和准确。一般情况下,结构损伤诊断工作一般分为以下几个阶段:确定结构损伤的位置、确定结构是否存在损伤、确定结构损伤的程度。一般运用的是数据技术及其测试技术对结构损伤进行识别和诊断。随着科技的发展,土木工程结构损伤诊断朝着智能化发展。

关键词:土木工程;结构损伤;诊断

引言:引入土木工程结构损伤诊断技术之后,土木工程损伤诊断技术不仅提升了诊断速度,还提升了诊断质量,同时给工作人员带来了较强的安全保障,让工作人员能够在一个安全的环境下工作。

1.国内外土木工程结构损伤诊断方法的现状

目前,土木工程结构损伤诊断在机械领域得到了广泛的运用。很早就有人们对齿轮及一系列的机械零件进行了结构损伤诊断。到了上个世纪中叶,结构无损伤技术得到了飞快的发展。随着科技的发展,人工智能、信息技术逐渐应用到了结构损伤的领域。随着技术的不断创新和改进,使的土木工程结构损伤诊断的识别更加便捷和准确。现阶段,建筑行业的结构损伤并不是很高,相比之下机械行业结构损伤要小的多。建筑行业在一定程度上还允许带损伤工作,说明土木工程结构诊断领域还不够完善,很多的技术还处于技术的评估阶段,其工作的重点还停留在对结构损伤修理方法的探讨上。到了90年代中期,土木工程结构损伤诊断处于发展时期,土木工程结构损伤处于成熟阶段,同时还制定的相关的标准和规范,随着科技的发展,土木工程结构损伤诊断朝着智能化发展。目前,我国的土木工程结构损伤诊断还处于起步的阶段,发展的时间较短,发展比较单一,只随着抗风和抗震不断发展,基于安全鉴定及可靠性才不断对土木工程结构诊断进行分析。

2.土木工程损伤诊断的常用措施

一般情况下,结构损伤诊断工作一般分为以下几个阶段:确定结构损伤的位置、确定结构是否存在损伤、确定结构损伤的程度。一般运用的是数据技术及其测试技术对结构损伤进行识别和诊断。在很大程度上结构损伤以及整体的失衡都会影响结构动力性能的变化,可以借助固有频率降低或者是刚度减少等,判断出结构损伤的实际情况。土木工程损伤诊断的具体界定为:土木工程结构形态的破坏,结构的破坏在物理空间的表现是柔度增大,刚度降低。

2.1固有频率变化的损伤方法

固有的频率参数中最容易获得的一个参数,其识别的精准度很高,还可以判断出土木工程损伤的原理。

2.2土木工程结构局部检测技术

一般情况下,局部检测技术主要包括:回弹法、脉冲回波法、声发射发、目测法、和发射光谱法等。一般情况,局部的检测技术是可以准确的检测出相关结构的裂缝位置。如果是整个结构的检测,一般会借助其他的检测技术,共同来完成结构损伤状态。借助检测技术的方法有:射线检测技术,利用射线对结构进行相应的检测,从而来准确的识别结构损伤的位置,进而可以准确的判断结构损伤的实际状态。超生波检测技术,可以借助脉冲不同种类的介质产生反射的特性,超声波在不同的介质中相应的衰减程度是不同的,可以根据材料的不同种类进行识别。声射法,就是发射器将发射的弹性波信号转化为电信号,在电信号的处理下可以得到相应的参数,在一定程度上可以检测出结构缺陷的位置。

2.3土木工程整体的检测技术

第一,通过动力来识别结构损伤。一般情况下,如果整体结构出现损伤,那么它的刚度和质量的参数会发生变化。动力自身特性的改变在一定程度上结构损伤会发生变化,在变化的过程中可以诊断出结构损伤的程度。第二,土木工程结构模型修正和诊断技术。目前,模型修正是借助模型结构的优化,在一定程度上结构的质量和刚性会发生变化,在检测过程中获得结构的响应,修正完成后可以与模型矩阵进行比较,在比较过程中可以对结构进行识别和诊断。在处理子结构模型的时候,检测的参数不敏感[1],模型的误差比较大,测量过程中噪声较强等因素,这些因素将会影响结构损伤的检测。现阶段,我国的模态式检测还不够成熟,影响特诊方程的不稳定性。第三,土木工程结构损伤检测的神经网络技术。神经网络技术就是模拟人体的神经网络系统,用来分析客观事物的方法。神经网络具备自我学习的功能,同时这个技术有较强的容错性和扩散性,借助神经网络技术可以很好的解决模式的损伤和高噪声的影响,这种技术已经成为了土木工程结构损伤检测的主要工具。人工的神经网络根据不同的状态进行相应的反应,同时训练的神经网络可以进行模式的分类,在一定程度上反映结构损伤的模式。人工神经网络与模型修正法,相比之下前者的应用更加普遍。第四,土木工程结构损伤检测的遗传算法技术。遗传算法技术参照的是达尔文进化论里的优胜劣汰、适者生存的原则。这种方法就是直接推算出最优解,借助连续性的信息,可以获得很多的线索,然后对目标解进行优化。这种方法使用性很强,同时操作很简单。它能够在信息量很少的情况下,很快的判断出土木工程结构损伤的位置。就算是信息的丢失,也可以借助遗传算法检测出损伤的位置,同样不会对结果产生影响。

2.4土木工程结构损伤检测传感器优化布置的研究

结构损伤要求传感器有完整的功能,同时还能测量环境的变化,对获得的信息进行处理。传感器的位置和数量会对参数值的估算会产生影响。如果要获得一个完整的模态对于一个大型结构是不可能,在测量中只能获得有限元模型所有自由度的一部分模态:在桥梁结构中,会导致有限元模型自由度的的断层。在这个过程中,不可避免的就是影响土木工程结构损伤检测的失误和偏差。有一种替代方法就是利用不完整的模态来检测土木工程结构损伤,之后可以收集更多的信息,为检测损伤提供方便。传感器的灵敏度和精准度对于检测土木工程结构非常重要。它获得的信息越多,检测起来就更容易,这就是为什么传感器要进行最优化的布置[2]。

3.土木工程结构损伤诊断技术的发展趋势

土木工程结构损伤诊断技术已经在土木工程中应用,在很大范围内有了先进的诊断技术。虽然在建筑规范上总是强调要按照规范要求进行设计和执行,但是,实际上结构损伤诊断技术的标准和规范都没有技术发展的速度快。因此,相关研究部门必须要建造一批真正的试验工程来供土木工程结构损伤诊断技术充分发挥自己的技术。另外,土木工程结构损伤诊断技术要进一步完善其规范要求,现在,我国的土木工程结构损伤诊断技术条件仍然不够完善,甚至在管理法方法和分工上都有着非常大的区别,这都是造成土木工程结构损伤诊断技术不能快速发展的主要原因。但是现在我国相关的建设单位已经对土木工程结构损伤诊断技术有了一定的规范要求,相信在社会的发展趋势下土木工程损伤诊断方法会得到更好的发展。

结论

简而言之,随着社会的不断进步,社会经济也得到了很大程度的增长,我国建筑行业发展至今历经了许多个年头,国家对土木工程的要求越来越高,在这种形势下,相关单位一定要在原基础上增强土木工程结构管理,在土木工程结构损伤诊断当中,结构损伤诊断方法的应用一定要根据工程的实际情况出发,制作一些可行的鉴定土木工程结构损伤的诊断方法,从而提高土木工程结构的稳定性能。本文对土木工程结构损伤诊断研究进展展开分析,并对其结构损伤诊断方法进行探讨,仅供参考[3]。

参考文献:

[1]张亮.土木工程结构损伤诊断研究进展[J].中国建筑金属结构,2018(20):202.

[2]曾浩,李文兵.土木工程结构损伤诊断的研究和进展[J].中国水运(理论版),2018(02):116-117.

[3]宗周红,任伟新,阮毅.土木工程结构损伤诊断研究进展[J].土木工程学报,2017(05):105-110.

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