土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)及診斷述評(píng)

黃吉

摘 要：為了創(chuàng)造美好生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量，我國(guó)建筑行業(yè)迅速發(fā)展，土木工程建筑的數(shù)量隨之增加。但是縱觀目前的土木工程建設(shè)，關(guān)注點(diǎn)和研究點(diǎn)側(cè)重于設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)，更加關(guān)注環(huán)保節(jié)能、技術(shù)創(chuàng)新。而土木工程結(jié)構(gòu)的施工以及后續(xù)結(jié)構(gòu)的檢測(cè)卻被忽視了，本文就針對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)及診斷述評(píng)展開(kāi)研究分析。

關(guān)鍵詞：土木工程結(jié)構(gòu);安全性評(píng)估;健康監(jiān)測(cè);診斷評(píng)述

引言：土木工程事故頻發(fā)，比如橋梁出現(xiàn)折斷，房屋倒塌等，造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，也為人們的正常生活帶來(lái)影響。主要的原因就是對(duì)于土木工程的評(píng)估監(jiān)測(cè)不到位。目前對(duì)于土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)以及診斷評(píng)述的研究，實(shí)際技術(shù)比較缺乏，相關(guān)的研究文獻(xiàn)也比較少，還屬于一個(gè)剛發(fā)展的階段，已經(jīng)落后于土木工程其他方面的發(fā)展，所以需要進(jìn)一步的加強(qiáng)研究討論，提高土木工程結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

1.理論性分析

安全性評(píng)估，主要是利用一定的測(cè)試手段、設(shè)備以及技術(shù)，對(duì)土木工程當(dāng)前的工作狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，并且分析其臨界失效狀態(tài)，與測(cè)試結(jié)果比較，最終確定和評(píng)價(jià)工程的安全等級(jí)。這里的安全性評(píng)估并不是可靠性，是對(duì)于工程給出安全等級(jí)。讓工作人員根據(jù)安全等級(jí)分析是否需要進(jìn)一步的維修。

健康監(jiān)測(cè)，對(duì)于土木工程結(jié)構(gòu)的健康，也就是其實(shí)際的結(jié)構(gòu)能夠滿足預(yù)期的功能。土木工程從施工建設(shè)到后期投入使用，隨著時(shí)間的增加，都會(huì)進(jìn)行損傷的累積，而健康監(jiān)測(cè)就是利用無(wú)損傷的檢測(cè)方式對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲得結(jié)構(gòu)的內(nèi)部信息以及結(jié)構(gòu)反應(yīng)，分析了解結(jié)構(gòu)因?yàn)閾p傷、退化而導(dǎo)致的改變。確定其改變是否會(huì)造成為安全隱患，提前找到結(jié)構(gòu)損傷，確保安全，這是一個(gè)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)。

健康診斷，這里對(duì)土木工程的診斷，主要是因?yàn)橥聊竟こ探Y(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程中，會(huì)受到一些自然、認(rèn)為的破壞，就比如橋梁，會(huì)長(zhǎng)期在荷載中，有時(shí)候還會(huì)超荷載，再加上地震、強(qiáng)風(fēng)等方面，造成橋梁破損。這就需要測(cè)定結(jié)構(gòu)的一些指標(biāo)，通過(guò)指標(biāo)判斷其是否受到損傷，確定損傷的位置和程度，分析其安全性，以及使用壽命。并且根據(jù)診斷的結(jié)構(gòu)，做出一定的判斷和決策。

2.土木工程結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)

2.1 土木工程的安全性評(píng)估

對(duì)于土木工程的安全性評(píng)估，了解土木工程的安全狀況，確定安全等級(jí)。安全性評(píng)估是一個(gè)比較復(fù)雜、繁瑣的工程。首先在形成評(píng)估報(bào)告之前，需要根據(jù)土木工程的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行分析，確定出土木工程結(jié)構(gòu)的潛在安全隱患和損傷的實(shí)際情況，從而確定出安全等級(jí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析并且做出評(píng)估的報(bào)告，評(píng)估報(bào)告的內(nèi)容結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷、混凝土的相關(guān)結(jié)構(gòu)等一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，同時(shí)也需要注意對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)精準(zhǔn)性評(píng)估。

然后是根據(jù)評(píng)估報(bào)告，給予安全等級(jí)制定預(yù)警機(jī)制，針對(duì)其實(shí)際的損傷和安全隱患，制定出相應(yīng)的防范措施和保護(hù)措施。確保土木工程的安全，避免出現(xiàn)在使用過(guò)程中突然故障，造成不可挽回的損失。

2.2 土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)及診斷

2.2.1 土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)

健康監(jiān)測(cè)在上述內(nèi)容中已經(jīng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，健康監(jiān)測(cè)依賴于一定的技術(shù)手段，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，先對(duì)其相應(yīng)的損傷參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，利用計(jì)算機(jī)建立一個(gè)完整的土木工程結(jié)構(gòu)模型圖。這種技術(shù)可以被應(yīng)用各種復(fù)雜土木工程結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)，還能避免外界的因素影響，包括噪聲，以及自然環(huán)境的影響。該技術(shù)的應(yīng)用，其重點(diǎn)就是對(duì)數(shù)據(jù)的處理和優(yōu)化。

光纖傳感技術(shù)，是利用高效率的數(shù)據(jù)傳輸功能，采用光纖傳感器，植入到土木結(jié)構(gòu)之中，通過(guò)利用對(duì)壓力的敏感度，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部情況惡化裂縫情況，并且以數(shù)據(jù)的形式反饋出來(lái)。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)處理分析，確定出結(jié)構(gòu)中的損傷情況。

采用電壓傳感技術(shù)，利用電壓傳感器，把其植入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部中，利用傳感器感受結(jié)構(gòu)的受力情況，檢測(cè)是否存在安全隱患。如果結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷，對(duì)傳感器造成擠壓，在電器設(shè)備端形成電位差，進(jìn)而產(chǎn)生電位波，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，確定損傷的具體情況。

2.2.2土木工程結(jié)構(gòu)健康診斷

健康診斷，首先需要確定相關(guān)的安全指標(biāo)，去診斷結(jié)構(gòu)是否存在損傷，并進(jìn)行診斷結(jié)構(gòu)的評(píng)估。采用的技術(shù)除了上述土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的技術(shù)，還有振動(dòng)診斷法、超聲波診斷法、射線診斷法等。一般采用的是傳感器，來(lái)獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)診斷，包括超聲波傳感器、微型壓力傳感器等。

在對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和診斷的時(shí)候，需要注意的是：采用的儀器一定要具有穩(wěn)定性和耐久性，并且滿足長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)診斷的要求;所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)一定要穩(wěn)定和準(zhǔn)確;在識(shí)別損傷情況的時(shí)候所采用的方法要可靠和穩(wěn)定;最后是要利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、故障預(yù)警。

2.3 在土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)診斷和安全評(píng)估系統(tǒng)

在整個(gè)安全故障檢測(cè)診斷評(píng)估中，安全性的評(píng)估是基于健康監(jiān)測(cè)與診斷上的，安全性評(píng)估是對(duì)監(jiān)測(cè)診斷的最終結(jié)構(gòu)的分析和評(píng)估，所以會(huì)建立土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)洗系統(tǒng)，系統(tǒng)就包括了傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)、監(jiān)控中心以及診斷功能的相關(guān)硬件軟件。

傳感器系統(tǒng)，是采用聚義的傳感器，比如光纖傳感器，可以監(jiān)測(cè)多種信號(hào)，避免干擾。對(duì)于傳感器的布置，也提出多種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)其的優(yōu)化，包括模態(tài)動(dòng)能法、有效獨(dú)立法、基于遺傳算法等，以實(shí)現(xiàn)傳感器的最優(yōu)不知。損傷監(jiān)測(cè)，采用的方法一般是其方法有：動(dòng)力指紋分析法、模型修正與系統(tǒng)識(shí)別法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，最終確定診斷結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果做出安全性評(píng)估，確定安全等級(jí)，并做出相應(yīng)的措施和決策。

3.結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)于土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估和健康監(jiān)測(cè)以及診斷進(jìn)行分析，首先對(duì)幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了一個(gè)闡述，然后是對(duì)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)、健康診斷的具體技術(shù)和方法進(jìn)行分析。當(dāng)前土木工程建設(shè)發(fā)展中，對(duì)其結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)診斷和安全性評(píng)估不夠重視，還需要加強(qiáng)研究，引起相關(guān)部門重視，保證土木工程結(jié)構(gòu)安全，避免出現(xiàn)突發(fā)性事故。

參考文獻(xiàn)

[1]袁鵬翔.土木建筑結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題分析[J].江西建材，2019（06）：84+86.

[2]張秀庭.土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)及診斷述評(píng)[J].居舍，2017（29）：3.

[3]李景宏.土木工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估、健康監(jiān)測(cè)及診斷述評(píng)[J].科技傳播，2012，4（19）：57-58.