關(guān)于土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析

陳溥

（山西中創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司， 山西 太原 030027）

0 引言

城市化進(jìn)程不斷的加快，建筑越來越多，人們對建筑的質(zhì)量非常關(guān)注，因此，重視建筑的質(zhì)量，強(qiáng)化土木結(jié)構(gòu)的損傷診斷很有意義。如果土木結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，人們對此又不重視，導(dǎo)致發(fā)生重大的安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以，土木結(jié)構(gòu)的損傷診斷很重要，利用科學(xué)的損傷診斷方法，找準(zhǔn)損傷的位置，研究有效的修復(fù)方案，以此來修復(fù)土木結(jié)構(gòu)的損傷，使土木結(jié)構(gòu)增強(qiáng)耐久性和安全性。

1 土木工程機(jī)構(gòu)損傷的危害及損傷診斷的含義

當(dāng)前，土木結(jié)構(gòu)是建筑行業(yè)最常用的建筑結(jié)構(gòu)，土木結(jié)構(gòu)還不太完善，因此，對于土木結(jié)構(gòu)的研究還得繼續(xù)，另外，在不斷地前進(jìn)中，要積極的探索。因土木結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)，容易受其他因素的影響，遇到糟糕的自然災(zāi)害時(shí)，土木結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定的震動(dòng)，如果遇到強(qiáng)烈的地震，土木結(jié)構(gòu)受到震動(dòng)的影響，會(huì)發(fā)生不同程度的損傷，進(jìn)而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，危害人們的生命安全，造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，土木工程施工管理人員應(yīng)該對土木結(jié)構(gòu)的損傷加強(qiáng)重視，并加強(qiáng)損傷診斷技術(shù)，以便能更加準(zhǔn)確的診斷出具體的損傷，然后針對損傷提出有效的修復(fù)方法，這樣不僅能確保建筑的質(zhì)量，還能避免發(fā)生事故和經(jīng)濟(jì)損失。

在建筑工程施工診斷損傷的工作中，相關(guān)的人員應(yīng)該檢查新舊建筑物以及建筑的結(jié)構(gòu)，根據(jù)檢查的具體情況，來診斷建筑工程土木結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的損傷，這樣不僅能保證建筑工程施工安全順利的進(jìn)行，還能確保建筑能充分地發(fā)揮其作用，節(jié)省建筑投入使用后的維修費(fèi)用。其次，通過對建筑物進(jìn)行損傷診斷，可以判斷出建筑受災(zāi)害后的狀況，對損傷進(jìn)行評估，對以后的維修和重建工作有很大的幫助。最后，一些建筑物有非常重要的意義，還有的建筑物使用次數(shù)多、人數(shù)較多，對于這樣的建筑要定期的進(jìn)行結(jié)構(gòu)的診斷和檢查，避免發(fā)生損傷，而影響建筑物的安全性和穩(wěn)定性，造成不可挽回的損失。

2 土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析

2.1 局部檢測技術(shù)

局部檢測技術(shù)是最常用的診斷損傷的方法之一，局部檢測技術(shù)又稱為無損檢測技術(shù)，該技術(shù)又分為好幾種，如超聲波檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測、滲透檢測五種診斷技術(shù)，這些技術(shù)多數(shù)用于判斷建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否出現(xiàn)裂縫，各構(gòu)件的銜接是否牢固，構(gòu)建連接的問題。為了提高診斷損傷的工作效率，可以結(jié)合多種診斷技術(shù)，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷的診斷，從而正確的判斷出損傷的位置和程度。

磁粉檢測技術(shù)通常應(yīng)用于材料的檢測，主要檢測材料的密度是否均勻，連續(xù)性是否好，磁粉檢測的工作原理是材料吸附磁粉會(huì)產(chǎn)生磁痕，根據(jù)磁痕的狀況判斷建筑物的不連續(xù)性，能準(zhǔn)確的檢測出建筑不連續(xù)性的位置以及嚴(yán)重的程度。射線檢測一般也是用于檢測材料的，當(dāng)射線穿過材料的時(shí)候，材料的具體狀況就會(huì)反映出來，根據(jù)反映出的數(shù)據(jù)判斷材料的狀況。超聲波技術(shù)利用超聲波檢測建筑的活動(dòng)性情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，可以將信號放大，得到一些參數(shù)，根據(jù)參數(shù)可以判斷出建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷。渦流檢測是利用電磁感應(yīng)差生渦流變化，根據(jù)渦流的變化程度可以診斷出建筑物的結(jié)構(gòu)不足。滲透技術(shù)是利用熒光染料或者有色染料滲入到工件缺陷中，要注意及時(shí)的把表面的染料擦掉，這樣就可以放映出缺陷的狀態(tài)。

2.2 整體檢測技術(shù)

2.2.1 動(dòng)力指紋檢測技術(shù)

動(dòng)力指紋檢測技術(shù)可以判斷出建筑物結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的不同，利用動(dòng)力指紋檢測技術(shù)檢測建筑物結(jié)構(gòu)離標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的差距，如果與標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)有不同就會(huì)反映在動(dòng)力指紋上，主要包含：頻率、柔度、應(yīng)變等，動(dòng)力指紋技術(shù)能判斷出結(jié)構(gòu)是否存在損傷，但是不能對損傷做出詳細(xì)的測量，因此，運(yùn)用此技術(shù)的同時(shí)還需要其他的檢測技術(shù)，以便對結(jié)構(gòu)損傷做出精準(zhǔn)的判斷。

2.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

科技在不斷的發(fā)展，在建筑物結(jié)構(gòu)診斷中也引用了高科技，而且取得了很好的效果，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷法中的ANN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法比較突出，該技術(shù)不僅可以自我計(jì)算，還能進(jìn)行自我學(xué)習(xí)。該項(xiàng)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是人性化，具有前瞻性，而且對建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生損傷。ANN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法可以解決非線性映射關(guān)系，最后能準(zhǔn)確、快速的診斷出結(jié)構(gòu)的損傷具體位置以及損傷的程度。

2.2.3 遺傳算法

遺傳算法是對各類參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的選取，然后根據(jù)結(jié)果進(jìn)行選擇適合的方案來完成診斷的工作。遺傳算法的優(yōu)點(diǎn)是在信息缺乏的狀況，能正確的進(jìn)行診斷結(jié)構(gòu)的損傷、損傷的位置、損傷的程度等，針對信息不全進(jìn)行有效的診斷，具有選擇最佳方案的能力。遺傳算法是計(jì)算可行解，面對部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失或者不連續(xù)，也能進(jìn)行其他的方式進(jìn)行搜索。

2.3 基于小波理論的小波診斷

小波診斷的更加精確，該技術(shù)主要是通過小波的變換分析的工作原理，對土木結(jié)構(gòu)損傷前后的時(shí)域及頻域進(jìn)行分析，從而判斷出土木結(jié)構(gòu)損傷的情況。另外，小波可以利用其動(dòng)力學(xué)特性對土木結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，由此可見，小波診斷的比較精準(zhǔn)，適用于對土木結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷診斷。

2.4 基于結(jié)構(gòu)參數(shù)改變的診斷方法

對于土木結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生改變的診斷方法主要有：動(dòng)力診斷法、靜力診斷法兩種方法。動(dòng)力診斷法最大的優(yōu)點(diǎn)是，土木結(jié)構(gòu)的規(guī)模的大小不受限制，不論結(jié)構(gòu)的大小都是用，在結(jié)構(gòu)處安裝一個(gè)動(dòng)力傳感器，通過分析檢測的數(shù)據(jù)，就可以準(zhǔn)確的判斷結(jié)構(gòu)的損傷以及損傷的程度。動(dòng)力診斷方法根據(jù)特征指標(biāo)判斷結(jié)構(gòu)的損傷，特征指標(biāo)有固定頻率變化指標(biāo)診斷和振型變化指標(biāo)診斷，兩種診斷指標(biāo)各有優(yōu)缺點(diǎn)，因此，根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體情況，選擇合適的方法。另外，分析靜力診斷法，在診斷土木結(jié)構(gòu)時(shí)，一般情況下，會(huì)使用此方法，靜力診斷法可以診斷結(jié)構(gòu)的剛度、應(yīng)變、位移等靜力參數(shù)，該方法的工作原理就是通過分析參數(shù)的不同來診斷結(jié)構(gòu)的損傷。這種方法適用于個(gè)別構(gòu)件的損傷診斷，并不適用于整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)損傷診斷，如果采用靜力診斷法對整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷的診斷，會(huì)出現(xiàn)遺漏的現(xiàn)象。從而埋下很多的安全隱患，不利于土木結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

3 結(jié)語

近年來，科學(xué)技術(shù)發(fā)展快速，被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，其中土木結(jié)構(gòu)損傷的診斷也運(yùn)用高科技，促進(jìn)土木結(jié)構(gòu)損傷診斷的發(fā)展。根據(jù)土木結(jié)構(gòu)的具體情況選擇適當(dāng)?shù)脑\斷方法，或者使用多種方法進(jìn)行診斷，從而準(zhǔn)確的診斷出結(jié)構(gòu)的損傷，以及損傷的位置與程度，從而可以幫助更好地進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的耐久性，確保土木結(jié)構(gòu)的安全性。