基于土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析

黃艷妮（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西　咸陽(yáng)　712000）

基于土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析

黃艷妮
（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000）

土木工程結(jié)構(gòu)作為我國(guó)工程建設(shè)的常用模式，其結(jié)構(gòu)在與其他結(jié)構(gòu)相比之下，尺寸大和質(zhì)量重的特點(diǎn)比較明顯。然而，這也使得該類結(jié)構(gòu)往往會(huì)在具體的使用過程中受到環(huán)境的影響與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用時(shí)，往往容易出現(xiàn)損傷的情況。而這些損傷如果沒有得到了及時(shí)的處理，往往導(dǎo)致?lián)p傷進(jìn)一步加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐赏聊竟こ探Y(jié)構(gòu)性能的減弱，最終出現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和安全事故。因此，強(qiáng)化土木工程結(jié)構(gòu)的損傷診斷，對(duì)結(jié)構(gòu)完整性的保障具有重要意義，對(duì)建筑物的質(zhì)量和安全具有重要的保障。據(jù)此，本文主要分析了土木工程結(jié)構(gòu)損傷的危害及損傷診斷的內(nèi)涵，并詳細(xì)介紹了幾種損傷診斷方法。

土木工程；結(jié)構(gòu)損傷；診斷；檢測(cè)

0　引言

隨著我國(guó)城市化建設(shè)懂的不斷深化，我國(guó)建筑物在居民日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，因此，一旦土木工程出現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和安全隱患，其所造成的危害并不比特大型自然災(zāi)害小，必然造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，積極強(qiáng)化對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷工作，不僅可以提升損傷識(shí)別程度，還能通過診斷來(lái)詳細(xì)而全面的了解建筑物內(nèi)部的損傷情況，制定科學(xué)合理的修復(fù)方案。

1　土木工程機(jī)構(gòu)損傷的危害及損傷診斷概述

土木工程結(jié)構(gòu)是目前我國(guó)建筑物中最常用的結(jié)構(gòu)，目前對(duì)該結(jié)構(gòu)的研究和改進(jìn)也在不斷的推進(jìn)，因?yàn)樵擃惤Y(jié)構(gòu)形式在巨大的自然災(zāi)害中極易發(fā)生振動(dòng)，例如地震。然而，這類振動(dòng)往往也是風(fēng)險(xiǎn)和隱患發(fā)生的誘因，輕則造成結(jié)構(gòu)性的損傷，重則會(huì)引發(fā)工程出現(xiàn)安全問題和質(zhì)量問題，屆時(shí)的損失將難以估計(jì)。因此，工程管理人員需要對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷進(jìn)行強(qiáng)化，不僅可以保障工程的質(zhì)量，也可以避免土木工程結(jié)構(gòu)損傷所引發(fā)的事故造成經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的損失。

可以通過對(duì)新舊建筑物以及工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，從而判斷其中是否存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷懂的狀況，不僅可以保障新建筑物的后續(xù)施工和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可以其投入使用后的維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行良好的節(jié)約。其次，結(jié)構(gòu)損傷的診斷也可用于對(duì)自然災(zāi)害后的地區(qū)建筑物進(jìn)行診斷和損傷勘察，從而確定結(jié)構(gòu)損傷是否存在、存在于何種位置以及嚴(yán)重程度等，方便后期維修工作和入住狀況的分析。最后，還需要對(duì)部分重要的工程進(jìn)行周期性檢查，確保建筑使用過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)部安全性，保證建筑物的正常使用。

值得一提的是，在加固工作的完成中需要依據(jù)結(jié)構(gòu)性損傷的診斷結(jié)果來(lái)對(duì)建筑物加固后的可靠度進(jìn)行判斷，這一可靠度也是目前用來(lái)評(píng)定建筑物安全性的重要指標(biāo)之一，同時(shí)也是的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。

2　土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析

2.1局部檢測(cè)技術(shù)

目前常用的局部檢測(cè)技術(shù)也被稱為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，目前常用的無(wú)損診斷技術(shù)主要包括了：超聲波檢測(cè)、射線檢測(cè)，渦流檢測(cè)，磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等五種技術(shù)，這類技術(shù)通常被用于判斷建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)主體是否存在裂縫，銜接牢固程度，以及構(gòu)件連接等問題。為了保障實(shí)際工作開展的效率，也通常將多種方法結(jié)合起來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷狀況進(jìn)行檢測(cè)和了解。

磁粉檢測(cè)也通常被用對(duì)材料進(jìn)行檢測(cè)，尤其材料密度均勻度和連續(xù)性，其原理在于材料吸附磁粉所產(chǎn)生的磁痕會(huì)根據(jù)判斷建筑的不連續(xù)的位置、大小、位置以及嚴(yán)重程度進(jìn)行反映。射線檢測(cè)檢查是以射線穿過材料時(shí)會(huì)因?yàn)椴牧喜煌瑺顩r產(chǎn)生不同程度的反射，最終完整的反映在數(shù)據(jù)顯示器上為原理。超聲波技術(shù)是利用超聲波在被檢測(cè)的建筑之中會(huì)發(fā)生反射、透射等熱點(diǎn)，在使用過程能夠檢測(cè)出建筑的活動(dòng)性缺陷。我們將電信號(hào)進(jìn)行放大，可以得到一些特征參數(shù)，通過特征參數(shù)可以判斷出結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生損傷的具體部位。渦流檢測(cè)的原理來(lái)自于電磁感應(yīng)的渦流變化，這種變化可以反映建筑工程體內(nèi)不同位置的結(jié)構(gòu)缺陷和性能不足問題。滲透檢測(cè)方法是借用熒光染料或有色染料滲入工件缺陷之中，及時(shí)將表面擦除，也會(huì)反映出缺陷的具體的狀態(tài)。

2.2整體檢測(cè)技術(shù)

2.2.1動(dòng)力指紋檢測(cè)技術(shù)

動(dòng)力指紋檢測(cè)技術(shù)是對(duì)被檢測(cè)結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的一種技術(shù)。因?yàn)楸粰z測(cè)結(jié)構(gòu)一旦與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)存在不同，就會(huì)因?yàn)樽陨碓趧?dòng)力指紋上輩顯示出了，主要包括了頻率、振型、應(yīng)變、柔度、功率譜、COMAC、MAC、頻響系數(shù)等。雖然這類方法可以探測(cè)出結(jié)構(gòu)損傷的存在與否，以及范圍大小，但是對(duì)土木結(jié)構(gòu)損傷的具體情況難以做出精確的測(cè)量，需要配其他精細(xì)的測(cè)量技術(shù)和方案。

2.2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

隨著科技水平和信息水平的提升，我國(guó)在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法中取得了不錯(cuò)的成績(jī)，ANN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法就是其中的一種，并且可以進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和計(jì)算。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其非常人性化，而且具備一定的前瞻性，并且有效的避免了噪音和結(jié)構(gòu)性損傷。ANN診斷方式具有診斷非參數(shù)的特征，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法可以解決復(fù)雜的非線性映射關(guān)系，最終快速地確定結(jié)構(gòu)性損傷的具體情況。因此，這也使得這種方法得以被廣泛的應(yīng)用。

2.2.3遺傳算法

遺傳算法首先要對(duì)各類的參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的抓取和選呢，然后選擇最合適的方案來(lái)完成診斷。遺傳算法的優(yōu)勢(shì)在于其可以在信息匱乏的條件進(jìn)行損傷是否存在、損傷大致位置以及程度等信息的判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)了模態(tài)信息不全問題的有效應(yīng)對(duì)，發(fā)揮出擇優(yōu)方案的能力。遺傳算法是計(jì)算可行解，而不是目標(biāo)函數(shù)之間的連續(xù)性，所以在計(jì)算的時(shí)候并不需要知道數(shù)據(jù)之間的梯度連續(xù)性，可以通過多種方式來(lái)進(jìn)行搜索，不會(huì)因?yàn)椴糠值臄?shù)據(jù)而讓選擇陷入僵局。

3　結(jié)束語(yǔ)

不同的診斷方法具有不同的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，這也決定了該方法所適用的范圍。近些年來(lái)，我國(guó)的結(jié)構(gòu)損傷診斷技術(shù)投入了不少的研究，這也為實(shí)際工程中的應(yīng)用提供無(wú)數(shù)的依照。然而，由于結(jié)構(gòu)損傷診斷需要對(duì)機(jī)構(gòu)空間內(nèi)的多處損傷進(jìn)行分析，而其分布范圍損傷癥狀以及成因和程度都具有非常復(fù)雜的因果關(guān)系，這也使得其因素也具有一定的隨機(jī)性、不確定性以及模糊性，使得診斷效果難以確定。因此，具體實(shí)踐中的土木工程診斷還需要進(jìn)行更多的研究。

［1］孫德坤.芻議土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷研究的不足及策略［J］.四川水泥，2014，11：240.

［2］秦樂.簡(jiǎn)述土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)［J］.山西建筑，2015，09：46-47.

［3］謝航.土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷研究［J］.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014，07：219.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.086

黃艷妮，女，碩士，助教。