土木工程结构损伤识别方法的研究综述
土木工程结构性能监测系统损伤识别方法
土木工程结构性能监测系统损伤识别方法土木工程结构性能监测系统是指一种基于传感器、数据采集和信息处理技术的设备与软件系统,用于对土木工程结构的实时性能、安全性、稳定性和耐久性等进行监测、诊断和预警。
损伤识别方法是指通过利用传感器数据、统计学、模型分析、机器学习等技术,对土木工程结构损伤进行识别和定位的方法。
本文主要介绍土木工程结构性能监测系统损伤识别方法的应用、过程和挑战。
一. 应用土木工程结构性能监测系统损伤识别方法应用广泛,如桥梁、地铁隧道、高层建筑、风电塔、水电站大坝、海洋平台、地震监测等。
其中,桥梁是应用最为广泛的土木工程结构,其损伤识别能力对于桥梁的安全性能和运营维护具有重要的意义。
近年来,随着地下建筑的高速发展,地铁隧道也成为损伤识别的研究热点。
高层建筑建设越来越多,具有一定的地震风险,因此高层建筑的损伤识别也成为研究重点。
风电塔是对气候和环境压力最敏感的土木工程结构,其损伤可导致整个风电场停运,因此对于风电塔损伤的识别和定位显得尤为重要。
水电站大坝建设时长、使用年限较长,其损伤识别可为大坝的安全性能和运营维护奠定基础。
二. 过程土木工程结构性能监测系统损伤识别过程主要包括数据采集、数据预处理、特征提取、特征筛选、分类模型构建、模型评估和应用等环节。
(1)数据采集数据采集是指利用传感器在土木工程结构中采集数据。
传感器可以采集到土木工程结构中的振动、位移、应力、应变、温度等数据,这些数据可以反映土木工程结构的状态和性能。
常用的传感器有应变传感器、振动传感器、温度传感器、倾斜传感器等。
数据采集需要对传感器位置和参数设置进行合理设计和调整,以保证数据质量和有效性。
(2)数据预处理数据预处理包括数据清洗、数据变换、数据降维等步骤。
数据清洗指对异常数据、错误数据进行处理和纠正,以保证数据的准确性和完整性。
数据变换可对原始数据进行变换、筛选和滤波,降低数据噪声和冗余,提高数据特征的可分类性和辨识性。
浅析土木工程结构损伤诊断方法
浅析土木工程结构损伤诊断方法摘要:土木工程结构损伤诊断是保证结构安全的重要技术手段。
本文介绍了常见的结构损伤诊断方法,包括非破坏诊断和破坏性诊断。
其中,非破坏诊断包括视觉检查、声学检测、电磁检测、无损检测和振动分析等方法;破坏性诊断则包括钻孔取芯、截面试验和荷载试验等方法。
本文分析了各种方法的原理、应用范围和优缺点,并提出了结构损伤综合诊断的策略。
结合实际案例,本文还探讨了土木工程结构损伤诊断在实际工程中的应用,为保护结构安全提供参考。
关键词:土木工程;结构损伤诊断;非破坏诊断;破坏性诊断;综合诊断正文:1、前言土木工程结构是我们生产生活中不可缺少的基础设施,而其结构损伤则是给生产和生活带来极大安全隐患和经济损失的一种情况。
随着科技进步和工程技术的不断发展,结构损伤诊断成为保障土木工程结构安全的重要技术手段。
本文将结合理论和实践,介绍土木工程结构损伤诊断的方法,分析各种方法的优劣和应用范围,为土木工程领域的相关从业者提供参考。
2、常见损伤诊断方法2.1 非破坏诊断非破坏诊断是指对土木工程结构进行损伤诊断时,不对结构进行任何破坏的一种方法。
主要包括以下几种方法:2.1.1 视觉检查视觉检查是一种简单、常用的损伤诊断方法,其操作方便、成本低、对环境污染小,所检测对象的表面状态、裂缝和变形变化能够被直接观察到,所以具有可靠性高、灵敏度高等优势。
但视觉检测方法主要是针对表面缺陷的,不能发现深部损伤,而且准确度不高,易受人为因素影响。
此外,对于高处和深部结构的视觉检测会存在困难。
2.1.2 声学检测声学检测是一种通过观察波的传播方向,对土木工程结构进行损伤诊断的方法。
声波在结构内部的传播受到其内部相对密度和刚度等影响,损伤时会产生波传播的反射、折射和干涉,通过分析这些信号来确定结构的损伤程度和位置。
分别采用超声波、敲击和人造噪声等不同方式进行检测。
这种方法适用于不同声阻抗系数的材料,如混凝土,钢筋和木材。
土木工程结构损伤识别研究
文章编号:0451-0712(2008)01-0154-06 中图分类号:T U320.3 文献标识码:A土木工程结构损伤识别研究王开凤,张谢东(武汉理工大学交通学院 武汉市 430063)摘 要:结构损伤识别是近年来国际上的研究热点。
阐述了实施土木工程结构损伤识别的必要性,在综述近几年国内外有关结构损伤诊断研究进展的基础上,讨论了结构损伤检测中的两类方法,重点对损伤识别中的动力指纹法、模型修正法、神经网络法、遗传算法、小波分析法进行了分析和比较,最后阐述了结构损伤识别领域目前存在的主要问题和未来的发展方向。
关键词:损伤识别;模型修正;神经网络;遗传算法;小波分析 土木工程结构如高层建筑、桥梁、海洋平台结构等,由于地震、火灾、台风等自然灾害或荷载长期作用的疲劳、腐蚀等原因将使结构产生不同程度的损伤,损伤在其服役期间不可避免,结构损伤在经过累计之后,必然导致结构发生破坏或使用性能降低。
大型工程结构一旦出现事故,所带来的生命和财产损失将是巨大的,对社会的影响更是深远和难以估量的。
因此,上述重要结构在经历了极端灾害性事件后,立即对它们的健康状况做出评估是非常必要的,实时地监测和预报结构的性能、及时发现和估计结构内部损伤的位置和程度、预测结构的性能变化和剩余寿命并做出维护决定、合理疏散居民,对提高工程结构的运营效率,保障人民生命财产安全具有极其重大的意义。
因此,结构的损伤识别成为当前国内外研究的热点问题。
1 损伤检测结构损伤识别是:通过对结构的关键性能指标的测试和分析,判断结构是否受到损伤;如果结构受到损伤,则损伤位置、损伤大小如何;为判断结构能否继续使用及其剩余寿命估计提供决策依据。
结构的损伤识别主要包括4个层次:(1)结构是否发生损伤;(2)对损伤的定位;(3)对结构损伤大小进行评价;(4)对结构的剩余寿命进行估计。
目前关于结构损伤识别的第一层次的研究已经成熟,而关于损伤定位与损伤大小方面的研究是核心,也是难点。
工程结构损伤诊断技术综述
工程结构损伤诊断技术综述工程结构是指人类所建造的各种工程建筑、桥梁、水库、机械设备等各种构造物体系。
由于长期使用和外界环境因素的影响,这些工程结构在整个使用过程中难免会出现各种损伤,如裂纹、变形、腐蚀等等。
这些损伤如果不及时发现和修复,不仅会影响其使用寿命,还会对人们的生命财产安全造成潜在的危害。
因此,发展新的工程结构损伤诊断技术是十分必要的。
工程结构损伤诊断技术是指通过对工程结构各项性能的测试和分析,来判断工程结构是否存在损伤的一种技术。
在近年来,随着科技与工程的不断发展,工程结构损伤诊断技术也得到了飞速发展。
下面将从传统工程结构损伤诊断技术、无损检测技术以及智能化诊断技术三个方面进行综述。
一、传统工程结构损伤诊断技术传统工程结构损伤诊断技术主要是依靠人工检查,采取直观、触摸、听声等方法来诊断工程结构的损伤情况,其中主要方法有目视检查、圆满检查和结构测试。
目视检查:目视检查是通过裸眼观察和比较其他结构来确定结构的损伤情况,包括外观检查和裂纹观察两个方面。
外观检查可以通过外观、形状和外部环境等因素来诊断结构的损伤情况,而裂纹观察则是通过对裂纹形态、大小、位置等进行判断,来诊断结构的损伤情况。
圆满检查:圆满检查是通过结构的悬挂和震动来诊断结构的损伤情况。
这种方法主要是利用结构自身的动态特性来判断结构是否存在损伤。
结构测试:结构测试是通过对结构质量、刚度、自然频率、振幅等进行测试,来判断结构是否存在损伤。
测试方法主要有采样测试、模态测试等。
尽管这些传统技术普遍存在,但是其检测精度、效率都较低,需要长时间的人工操作和数据分析,无法对隐蔽损伤进行及时发现与修复。
因此,随着科技的进步和现代工业对于工程结构损伤诊断精度的要求逐步提高,无损检测技术得到了广泛应用。
二、无损检测技术无损检测技术是指通过对工程结构内部材料和结构的非破坏性检测,获取其泄露和损伤的信息,以适应现代科技和工业对工程结构损伤诊断要求的新技术。
土木工程结构损伤诊断的几种方法探究
a s c i e n c e a n d T e c h n o l o g y R e v i e w
土 木 工 程 结 构 损 伤 诊 断 的 几 种 方 法 探 究
谢 航
( 渤 海船 舶 重工 有 限责 任公 司 规划 建设 处 1 2 5 0 0 4 ) [ 摘 要] 在我 国 , 土 木工 程 结构 的应 用范 围最广 , 土木 结构 具有 尺 寸大 、 总量 轻 等特 点 , 这 使得 土木 工 程结 构存 在 先天 缺 陷 。 土木 工程 结 构在 使 用 中极 容易 受到环 境和 非结构 构件等 因素 的影响 , 在这 些 因素的作 用下 , 土木 工程结 构会 出现损伤 。 为 了确保 土木 工程结 构 的安 全 , 必须要 及 时的对这 些损伤 进行 识别 和诊 断 , 避免 因 土木 工程结 构稳 定 性问题 导 致质量 和 安全事 故 。 本 文主 要分 析 了土木 工程 结构 损伤 的 危 害及 损 伤诊 断 的 内涵 , 并详 细介 绍了 几种 损伤 诊 断方法 。 [ 关键 词] 土木 工程 ; 结 构 稳定 性 ; 损 伤诊 断 , 几种 方法 中图分 类号 : TU3 1 7 文献标 识码 : A 文章编 号 : 1 0 0 9 — 9 1 4 X ( 2 0 1 4 ) 4 6 — 0 1 5 2 —0 1
土木 工程 结构 损伤 的危 害及 损伤 诊断 内涵 土木工 程结 构作 为使 用最普遍 的结 构 , 目前 也在不 断 的改革 和创 新中 。 这 种结构形式在风载和地震作用下极容易发生振动, 而这种振动往往是危险的, 会造成结构损伤, 从而影响土木工程结构的使用寿命, 会使工程出现安全问题 和质量问题, 会造成无法估计的损失。 因此, 必须要加强对土木工程结构损伤的 诊断, 避免土木工程结构损伤酿成事故。 土木工程结构损伤诊断是建立在结构 损伤诊断基础上的, 它主要通过结构信息与周围环境信息的采集来作为分析依 据, 来合理的分析造成结构损伤的因素和结构损伤的程度, 从而为采取整修措 施奠 定 基础 。 = 土木 工程 损伤 诊断 的 几种方 法 我国对 土木工程结 构损伤 诊断 的研究 由来 已久 , 在实 际的损 伤诊断 中也总 结 出 了一系列 行之有 效 的方法 , 例 如普 通 的外观 检查 , 融 合了 现代 技术 的无算 检 测方法 等 。 但是 这些 方法 往往 依赖于 检查 者主 观经验 判 断 , 往 往 需要事 先知 道大 致 的损伤 部位 , 这 些方 法 比较落后 , 以下 主要介 绍 了几种先 进 的损伤 诊断
结构损伤识别方法研究(土木结构工程专业优秀论文)
武汉理工大学博士学位论文知道结构出现损伤是远远不够的,我们需要确定出现损伤的位置,以便及时对结构的局部损伤进行加固,才能有效地预防结构的突发性失效,保证结构的安全。
仅由结构频率的改变,来确定多处损伤的位置是非常困难的,需要振型信息。
2)基于位移振型的变化识别损伤损伤后各阶模态位移振型图2.4损伤后各阶模态位移振型图2.5损伤前后各阶模态位移振型差武汉理工大学搏士学位论文根据图2.5可以看出结构在损伤前后位移振型在第6节点处的各阶振型变化都比较大,而在第3节点处仅三阶振型变化比较大。
同时,位移振型差曲线可以较为明确地看出在第1点到第2点之间以及第9至第13点之间变化较小,几乎为零;在第3点到第8点之间变化很大。
其中,第6点处位移振型变化最大,由此推测:结构出现了损伤,且发生在第6节点处;第3节点处仅高阶振型变化比较大,结构损伤容易漏判。
由此可以看出:位移振型用于结构损伤的发现和定位,是可行的;但有不足之处。
3)基于应变振型的变化识别损伤图2.6损伤前各阶模态应变振型图2.7损伤后各阶模态应变振型武汉理工大学博士学位论文图2.8损伤前后各阶模态应变振型绝对差理论上,损伤减小截面刚度,应变增加。
根据图2.8可以看出结构在损伤前后应变振型在第3、6节点处的各阶振型变化都比较大,与其它各点的差别十分明显,发生突变,这样便可以更誊观方便地找出损伤位置。
由此推测:结构出现了损伤,且发生在第3、6节点处。
4)位移振型与应变振型对损伤位置敏感性比较表2.3损伤前后损伤点位移、应变变化百分比模态阶数测点3处变化百分比测点6处变化百分比l位移振型1.624.44应变振型63.2752.742位移振型2.4012.03应变振型24.3948.593位移振型8.758.35应变振型37.7240.23由此可见,较之模态位移,应变模态作为损伤定位的判据更有效。
分析表明;在结构损伤检测问题中,选择合适的损伤标识量对整个问题求解的成败将起着十分关键的作用。
土木工程结构损伤检测诊断研究
土木工程结构损伤检测诊断研究摘要:在土木建筑工程行业发展中,通过工程项目的设计可以保证建筑在自然灾害的影响下保持稳定、安全的状态,以满足人们的居住需求。
检测人员应该细化结构损伤检测内容,通过控制需求的综合分析,保证结构损伤检测诊断的精确度,将土木工程结构的损伤降到最低状态,以推动土木建筑工程行业的稳步发展。
摘要:土木工程结构损伤检测1土木工程结构学概述及结构损伤检测诊断1.1土木工程结构学概述通过对土木工程结构学的研究可以发现,其主要内容是指共性的结构选型、力学分析、设计理论等。
在结构工程学的项目研究中,会使用力学对建筑物的屋面、桥梁等进行荷载作用下的力学研究,并根据结构内力以及形变的状况,进行施工控制方案的处理,以保证工程项目处理的安全性、可靠性。
1.2土木工程结构损伤检测的诊断目标在土木工程项目施工中,土木工程结构损伤检测及缺陷是不可避免的。
通常状况下,土木工程结构损伤检测检测方法可以分为局部检测以及整体检测两种,其中的局部检测主要是依靠无损检测技术对特定构建进行精确的监测、查找,以保证结构缺陷查找的有效性。
通过土木工程结构损伤检测的诊断,可以将诊断目标分为以下内容:(1)确定结构存在的损伤;(2)确定损伤的几何位置;(3)确定损伤的严重程度;(4)预测结构的使用寿命。
通过这些损伤项目的诊断及分析,可以为土木建筑施工提供针对性的解决方案,提高土木工程结构的稳定性[1]。
1.3土木工程结构损伤检测的诊断现状结合当前土木工程施工状况,结构损伤检测诊断得到了人们的关注。
伴随当前科学技术的发展,在当前土木工程结构损伤检测诊断中,存在着结构损伤检测诊断技术不成熟的问题,导致损伤诊断方案缺乏可靠性,无法满足当前土木工程的安全施工需求。
也就是说,在当前土木工程结构损伤检测诊断中,其技术处于初步发展的阶段,为了提升结构损伤检测的诊断效率,应该将损伤诊断作为核心,通过多样化诊断技术的运用,保证土木建筑工程施工的安全性。
土木工程结构损伤诊断研究
土木工程结构损伤诊断研究发布时间:2021-10-28T05:49:03.977Z 来源:《建筑实践》2021年16期第6月作者:刘丽亚刘英才袁红军[导读] 本文首先通过对土建工程的施工状况,对结构损伤诊断方式开展探究工作,刘丽亚刘英才袁红军武汉怡恒工程技术有限公司湖北武汉 430000摘要:本文首先通过对土建工程的施工状况,对结构损伤诊断方式开展探究工作,主要使用这种方法来确保土建工程的稳定开展,来满足工程项目施工中的安全稳定性,为其结构损伤诊视判断方法的确认提供一定参考价值。
关键词:土建工程;结构损伤;诊断方法1解析土建工程结构学及其结构损伤诊断1.1土建工程结构损伤的诊视判断目的土建工程施工过程中,其结构损伤和不足之处很难避免。
一般情况下,土建工程结构损伤检验方法可以分为局部以及整体检验这两种,在此期间,局部检验主要是根据无损检验技术对指定构件开展更加准确的监测以及探寻,从而确保结构在正常使用过程中的有效性。
而整体检验则是对土建工程的整体情况,运用间接或直接手段,科学的进行结构评估,将其缺陷及时的查出,及时处理,使其整体效果得到加强。
工程项目结构的损伤诊断,能够将其目标分为以下内容:①确定土木工程结构构件的损伤部位、损伤程度;②评估土木工程结构构件的耐久性。
从这些损伤的诊断、解析当中,考虑为土建施工提供具体的处理对策,将其结构的可靠性加强。
1.2土木工程结构损伤的诊视判断现况根据目前土建工程施工状况,结构损伤诊断逐渐得到人们的重视。
由于当今科技的快速发展,使用人工智能和信息化技术能够将结构损伤诊断的时效性提高,达到目前土建工程施工的核心要求。
在目前土建工程结构损伤诊断当中,有时出现结构损伤诊断技术不够成熟的情况,这种情况造成损伤诊断产生偏差,没有办法完全达到目前土建工程的标准。
总而言之,在目前土建工程结构损伤诊断当中,处于初步发展阶段的技术,应不断加强提高,攻克技术难关,逐步提高工作效率,需要把损伤诊断当作核心内容,用更多样性的诊视判断技术,确保土建工程施工的安全性。
土木工程结构损伤诊断研究
土木工程结构损伤诊断研究摘要:土木工程结构是我国工程建设最常用的结构,这种结构和其他结构相比,有其自身特点。
如尺寸较大、质量较重等。
这些特点使得该结构在使用过程中极容易受到环境状态和非结构构件的影响,从而出现损伤。
如果不能及时的识别和诊断这些损伤,将会造成土木工程结构性能的退化,最终会导致质量事故和安全事故的发生。
因此,必须要加强土木工程结构的损伤诊断,确保结构完整性。
本文从国内外土木工程结构损伤诊断方法的现状入手,主要对结构损伤识别与诊断方法进行了研究。
关键词:土术工程结构;损伤诊断;研究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,使得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,且其危害程度远不如机械工程,与此同时,能够在一定程度上允许带损伤工作,因此,相比之下,土木工程的结构损伤诊断技术不够成熟,很大一部分技术处于结构可靠性评估阶段。
到了90年代中期,土木工程结构损伤诊断处于发展时期,同时还制定相关的标准和规范,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,发展的时问较短,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.土木工程结构损伤诊断方法2.1局部检测技术通常情况下,局部检测技术主要包括射线法、声发射法、目测法、回弹法、脉冲回波法以及发射光谱法等。
在整个结构检测的过程中,通常借助于以下几种技术,并结合使用来共同识别结构的损伤状态。
总之,其检测方法通常情况下有以下几种射线检测技术,即利用射线对结构损伤情况进行相应的检测,从而识别结构缺陷的位置以及形状,进而可以准确的判断出结构损伤的实际情况;超声波检测技术,借助于脉冲波自身通过不同种类的介质能够产生反射的特性,与此同时,参照波在不同的介质材料中,相应的衰减程度不尽相同,由此能够针对材料中的不同种类的缺陷进行识别;声发射法,即用发射器将发射的弹性波信号转换为电信号,并把电信号经过处理之后得到相应的特征参数,由此一来,能够在一定程度上推测结构材料缺陷的位置。
关于土木工程中的结构损伤断定问题研究
关于土木工程中的结构损伤断定问题研究在长时间的使用下,土木工程结构由于环境的变化、结构被腐蚀、材料老化、长期承载等因素导致了使用功能的退化。
因此关于土木工程中的结构损伤断定问题已经在近些内引起了国内外的学者进行了研究,也形成了一些有效的方法。
本文通过对结构损伤的分析,介绍了几种目前使用的土木工程中结构损伤断定的方法。
关键字:土木工程结构损伤断定现代,由于社会、经济、技术的不断发展,土木工程建筑也不断出现在城市的各个角落,土木工程已经和人们的生活息息相关了。
土木工程的安全关系到人们的生命财产的安全,因此对于关于土木工程中的结构损伤断定问题的研究变得尤其重要。
目前,对于土木工程中结构损伤断定的研究也受到各界人士的关注,各种方式和方法也不断的被研发出来,使土木工程损伤断定的技术更加成熟和完善。
1、结构损伤概述及其结构损伤断定的发展1.1结构损伤概述结构损伤其本质就是发生的一些结构性态的改变,而对于结构损伤的断定其实就是通过其结构性态的改变而去断定其结构损伤的整体情况。
对于土木工程结构损伤断定主要研究包括损伤的指示,即对于已经出现异常的结构的警示。
其次是找出结构发生损伤的位置。
最后确定出结构损伤的程度,给出确定的损伤指标。
1.2结构损伤断定的发展对于土木工程结构损伤的断定的研究已经有着许久的历史,从国际范围来看主要是经历了三个阶段:首先是上个世纪四五十年代的思考探索阶段,主要是寻找出结构损伤产生的主要原因以及修补的办法。
这个阶段的研究法师主要是通过目测和自身的经验。
其次是对于结构损伤断定研究的发展阶段,处于上个世纪六七十年代,主要是对检测方法的研究,提出了包括物理检测,破损检测、无破损检测等的几十种检测方式,还提出了模糊评价、分项评价等多种的评价方式。
到了上个世纪的八十年代,对于结构损伤断定研究进入了一个完善的阶段,对于断定的方法制定了一系列相关的标准和规范,强调对于结构损伤断定的综合评价。
近几年来,由于天气状况,地址灾害,给我国的土木建筑工程带来了巨大的危害,尤其是对桥梁、大坝等不同程度的造成了损伤。
关于土木工程结构损伤诊断的研究
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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关于土木工程结构损伤诊断的研究
杜瑞龙 唐山建设集团有限责任公司
造 试 耗 分布的砂 浆与骨料的 界面和各种缺陷 , 使超声波 大 , 成’ 验结 果的 离散 性大 , 费大 量的 人 财力, 只限于庞大砌体工程 质量事故处理 及 在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多, 力、 取 产生反射、 折射和 散射现 象, 出现较 大衰减 , 对 其它方法 的校准 。 芯法是 对芯样作 抗压和 并 对砌体扰动也 很大, 其试 验结果不太 因此超 声脉冲法检 测混凝 土强度虽然能够 检测 抗 剪试验 , 致。 出混 凝 土内部 存在 的问题 , 但是 对测 试仪 器、 2 22 . .原位 检 测法。主要包 括扁顶法、原位 换能 器与混凝 土的强 度和超声传播 声速 间的定 量关 系受 到混凝土 的原材料 性 质及 配合比的影 轴 压法 和原位 剪切 法。扁顶法是 采 用扁式液 压 土木 工程 结构 损伤检测技 术一般可分为局 响 ; 测试 试件的温 度和 含水率的影响等 , 只有综 测 力器装入开 挖的砌 体灰缝中进行砌体 强度的 部 检测和整 体检测 两大类 。 局部检 测与评定针 合考虑各种因素 和条件, 它较好地克服了取样法的不足 , 建立高拟合度的专门 曲 原位检测 方法 , 但设备复 杂, 允许的极 限应变较 小, 测定 砌体 的 对的对象是具体可疑的结构构 件, 即通常所说的 线 , 使用时 才能得到比较满意的精度。 极限 强度受 到限制 。 原位 轴压法 是对 扁顶法的 无损检 测与评 价, 其技术 已经 比较 成熟, 如声发 1 . 3超声回弹综 合法 其原理与其一致 , 定砌 体的极 限抗压强 测 射 法、 超声法、 射线法 、 涡流法、 光学 诊断法、 磁 超声回弹综合 法是建立在超 声传播和 回弹 改进 , 粉 法、 漏法 、 外诊断 法、 地雷达 法等 , 泄 红 探 局 值与混凝土抗压 强度之 间相互关系上 , 推算其标 准抗压 强度 , 点是设备较沉 重, 缺 以声速和 度, 原位剪切 法是在墙体上直接测试砌体 部 检测 目的性 极强 , 检测结 果具体 、 准确 , 般 回弹值 来综合反映 混凝土 抗压 强度的一种非破 使用不便 , 一 通缝的 抗剪强度, 由于对 测试部 位有限制, 使其 也要求能触及被测构件, 多用在结构 目 部位的 损检测方法。 标 常规检测 , 检测结果可直接作为结 构维 修加固的 超声回弹综 合法在一定程 度上克服 了以单 应用有一定的局限性 。 依 据。 缺陷是 工作 繁琐 , 其 费用高 , 无法对 大型 指标 评定混凝土强度的不足 , 2 23 .. 动测综 合法。 动测综合法是振 动反演 它把 石子和测试 复杂结构或 事先无法预测损伤位 置的结构是 进 面 的影响, 在脉 动、 起振 机共振 、 自 从检测 结果中加以修正, 对干多指标 理论在 工程上的应用 。 通过 测量 行全面检查, 只有在 整体 检测方法确定目标部位 综 合, 能较 全面地 反映与混凝土 强度有关的 各 种 由释放 或 冲击等激 振方 式的 作用下, 砌 体结 构的频率 和振 型等参 数, 据系统识 别 根 以后使 用较 为 合适 , 且无法 给出整 体结 构的 要素的作用, 而 提高了测试精度。 理论得到层间刚度, 推算 出各层砌体轴心抗 压强 受损程 度信息 。 因此, 人们试图通过对结 构整体 2, 砌体结构 的现场检测方法 此法从房屋整体 出发,不仅能得到砌 体的强 特性和响应 ( 如变形、 频率 、 相位 、 型、 振 阻尼与 砌 体结构 主要 指砖砌 体 , 体强度 是由砖 度 , 砌 鉴定房屋的质量 , 于对房 屋进行安全性评 便 状态 反应等 ) 的测量 和分析 对结 构损伤 进行检 块 和砂浆 强度或施 工时制做的砌 体试块 强度来 度 , 随着检测 仪器技术 的改 进, 算法 的优选 , 结 测与评价, 这就是 整体检测法 , 它可以确定损伤 决定 的, 传统 的检测 方法 是直接 从砌 体结 构上 定 , 很有发展前途 。 存在的 可疑 区域和 损伤程 度。 整体 检测法 是一 截取试 样 , 行抗 压强度 试验而 砌体结 构的 特 果的精度不断提高, 进 个结构分析的反问题 , 在已知结构响应和荷载作 点导致取 样 存在较 大难 度, 样时 的扰 动又会 224 . .微观 结 构法 。 波 、 声、 射线等 在材料 取 会因材料的微 观结 构的判 别而不 同, 用, 甚至 只知道 结构 响应的 情况下 确定结 构参 对试 样 产生较大 损 伤, 从而影 响试 验 结果 。 因 中传播时, 我国在砌 体房屋检测 数, 并进一步预 潞结构性 能。 此, 砌体 结构 的现场原 位非破 损或半 破 损试验 由此可推 断 材 料的强度。 应 1 .混凝土结构现场检 测方法 方法理所当然地受到重视, 并广泛开展研究和工 的方法 有应 力波 法和超 声波法 。 力波法测 低 混凝 土结构 宏观性 能试验 方法是 “ 试件试 程 实 际 应 用 。 强和高强砂浆砌体 时, 精度不高, 超声波法 由于 验”。 这类方 法以试件破 坏时的 实测值 , 作为 判 影响因素较 多, 测试结果不理想 , 有待 进一步提 2 1砌体强度的间接测 定法 . 断混 凝土性能 的依据 较 为直观 , 称为破 损性实 砌 体强度与砂 浆和砖 块强度 有直接关 系。 高。 3 结论 验, 由于试件 中的混 凝土与结 构 中的混 凝土 质 由砂 浆 和 砖块 强 度等 级 可确 定砌 体 的 抗 压强 结 构现 场 检 测技 术对工程 质量事 故的 检 量、 力状况及各种条件不可能 完全一致 , 受 而且 度, 间接测定法就是使 用专门的仪器和专 门的测 处理方面 , 具有重 大的应用价值 , 从国内外 对于建筑结构的现场检测也不太适用。 试 方法 , 测量砂 浆和 砖块 的某一项 强度指 标或 测、 该项技术涉及到多个学科 的应 2 世纪3 年代混凝 土非破损检测方法 发展 与材料 强度有关的某一项物理参数 , 由 间接 的发展状况来 看, O 0 并 此 用技 术 , 应进一步研 究 、 完善 , 应从以下几个方 起 来了, 如回弹 法 、 超声脉 冲法 等在无损 伤混 凝 定砌 体 强 度 。 1测 创新 : 土的条件下进行现场检测。 2 11 . 冲击法 。 . 依据物 体破碎 时所 消耗的 功 面来努力、 11 回弹 法 . 31 参数、 . 新 新性能指 标的测试 。 随着材料 与破碎过程中新 产生表面积成正比的基本原理、 许 建筑结 回弹法是用回弹仪弹击混 凝土表面, 由仪器 由事先 建立 的单位功表面 积增量和抗 压强度 之 科学 的发展 , 多新材 料被工程所应用, 构 设计的 不断改 进, 一些 新的参 数和 新的性能 重锤回弹能量的变化 , 反映混凝土的弹性和塑性 间的经验公式 , 求得 砂浆或砖块试样 的强度 。 需 性 质, 测量混 凝土的表面硬度推算抗 压强度, 是 2 1 N弹法 。 .. 2 检测 砖块和 砂浆强度的基 本 指 标能 够说 明新 材料和 新结 构的可靠性 , 要 混凝 土结构 现场检 测中常 用的一种非 破损试 验 原理 与混凝土强度检 测的回弹法相同, 为工程实 只是 采用 不断 研究 这些参 数指 标 的测试方 法, 方法, 我国已编制 了规范 。 是 专门的砂浆 回弹仪 , 因为砖的表面硬 度与强度有 践服务, 当前测试技术发展的趋势。 32 .新思想的引入、 对数学 模型的创新和 改 回弹法 的主要优点 是 : 仪器构造 简单 , 方法 良好 的相关 性, 所以 , 此法精 度高 , 且简单 、 适 善。 在建 筑 结构 检测 方 法的研 究 中, 引入新 思 易于 掌握 , 检测 效率高 , 费用低 廉 , 响因素较 用 影 不仅要考虑宏观 力学, 还要考虑微 观力学 , 少, 但还存在一定不足 : 回弹值受碳化深度 测试 2 13 出法 。 ..推 推出法又称顶推法 、 剪法, 具 想, 深入 全面地 看问题 。 已有的 检测方 法中用 到的 角度 的影响, 石子种类 对其 也有影响 , 要对 回弹 体称单 砖单剪法。 即把一单砖的顶面 、 两侧面砂 值进行 不同的修正, 对存在有质量疑 问区域的混 浆清 除, 在新的数学模型建立 只留底面 , 用特 制的小千斤顶将 其 “ 顶 经验 公式 有一定的局限性、 应更加 注意其 边界条 件, 扩大使 用范围, 提 凝土, 需用其它方法进行进一步检测 。 出” 在极 限状 态 时, 得砖与砂 浆的粘接 抗剪 时, , 测 1 . 2超声脉冲法 强度 , 并根据 抗剪强度与抗压 强度的关系, 出 高拟合程度。 推 用超声脉冲法检测混 凝土强度是 测试超 声 抗压强度。 波在混凝土中的传播 参数, 出混凝土抗 压强度 找 2 2砌 体强度直接测 定法 . 与这 些参数的关系, 确定其抗压强度 。 混 221 .. 抽样检 测法。 主要包括切 割法与取芯 凝土是各向异性的多相 复合材 料, 内部 存在广泛 法, 割 法切割 的 试件 宠大 , 运 过程 中扰 动 切 搬
土木工程结构损伤检测的方法研究
土木工程结构损伤检测的方法研究发布时间:2021-11-25T06:20:44.563Z 来源:《新型城镇化》2021年22期作者:孙嘉诚张春梅张明月孙景鹏刘思韬姜凯耀邢智信[导读] 土木工程主体结构现场检测工作作为土木工程质量保障体系的重要组成部分,加强主体结构现场检测工作开展有利于保障工程质量。
沈阳城市建设学院辽宁省沈阳市 110167摘要:土木工程主体结构现场检测工作作为土木工程质量保障体系的重要组成部分,加强主体结构现场检测工作开展有利于保障工程质量。
相关检测人员应该根据土木工程实际情况选用针对的检测方法,在保证检测结果准确性的基础上提高检测效率,要想保证主体结构现场检测工作效率就必须根据实际工程情况来应用主体结构现场检测方法,推动土木工程质量提升。
关键词:土木工程;工程结构;损伤检测引言随着我国经济的不断发展,建筑行业也有着全新的发展机遇和良好的发展前景。
在这个阶段中,一系列较为优秀的建筑拔地而起,但同时在城市的建设中还存在许多老化的房屋尚未处理,这些老化的房屋在质量和结构上都存在安全隐患。
建筑物的结构质量是否满足国家标准决定着今后使用人群的生命健康和财产安全,因此加强对建筑物结构的检测鉴定是城市居民较为关注的话题,也是影响建筑企业社会形象的重要因素。
1土木工程主体结构现场检测的意义随着科学技术的进步,我国建筑技术经过多年的研究实践与发展,已经取得了巨大进步,建筑施工材料在科学技术发展下也取得巨大成果,目前建筑行业中使用最为广泛的建筑结构为钢筋混凝土结构,钢筋混凝土结构相比于其他形式建筑结构,受力形式更加明确,同等样式下,钢筋混凝土结构具有更强的耐久性与适用性。
建筑的主体结构的质量将直接影响土木工程整体质量。
因此土木工程主体结构现场检测应重视混凝土主体结构的现场检测,及时发现土木工程主体结构中存在的问题,避免对土木工程项目的质量与安全造成影响。
在混凝土主体结构现场检测工作实施时,检测人员应该根据土木工程的具体施工情况来选择合适的检测设备与检测方法,将检测结果准确性进一步保障。
土木工程结构的性能损伤识别分析
土木工程结构的性能损伤识别分析【摘要】土木工程的结构性能和损伤识别直接关系着土木工程自身的稳定性和安全性,因此提高土木工程本身的结构性能是目前土木工程施工人员的工作重点。
但是事实上我国目前在土木工程的性能检测系统以及损伤识别机制上还不是很完善,需要相关部门在实际工作中做出努力和进行完善。
【关键词】土木工程结构;性能监测系统;损伤识别方法引言近些年来,我国国内外的学者通过建立数学模型以及对数值进行模拟等对结构性能进行相关的研究,并取得了实质性的进展。
同时,基于结构特性,如何提高结构损伤特性以及可靠性,使其为结构损伤以及修葺做出正确判断是接下来结构工程的工作重点。
要想解决这一问题应该将工作重点放在如何对受损结构做出准确的识别和判断,并对有可能出现的损伤特性进行分析,对损伤结构的可靠度进行评估。
社会的不断进步以及计算机信息技术的融入,使得土木工程的性能检测以及损伤机制上暴露出越来越多的问题,笔者接下来将对这些问题进行阐述和说明。
1.土木工程结构的损伤识别方法(1)局部检测方法常见的局部检测方法有目测法以及染色法等,这些技术和方法在应用之前首先需要对结构损伤处的区域进行大致的了解,以及确保机制能够准确达到损伤位置,对一些大型复杂的结构不宜使用此方法。
(2)整体检测方法整体检测方法是指采用损伤前后的结构参数来对特征进行调节和判断,通常将整体性检测方法分成以下几类:1)动力指纹法动力指纹方法是指通过动力测试来获得结构特性的定向信息以及对动力做出响应,在这当中衍生出来的物理量叫动力指纹。
通过动力指纹法可以对改变量进行及时的分析,进而实现对评估结构分析。
在工程结构产生损伤时,会引起响应机构发生响应的变化,因此可以通过指纹动力来反应结构损伤的变化。
换句换说,这些动力指纹是结构损伤的直观表示,可以通过动力指纹的变化来对结构损伤进行诊断。
2)模型修正方法这一方法依据的原理是通过动力试验数据来对条件进行优化,以及对结构模型的刚度进行整理和排列,通过收集结构刚度的数据进行对接受损伤部位的准确定位。
土木工程结构损伤识别方法的研究综述
土木工程结构损伤识别方法的研究综述摘要:近年来,随着传感技术、信号采集与处理等技术的发展,土木结构的损伤识别研究已经提出了很多方法.本文系统的阐述了结构损伤识别方法,然而,将这些方法应用于实际工程中遇到了很多困难.基于近20年来国内外损伤识别的研究和应用现状;重点叙述了土木工程结构损伤识别方法并系统地综述了为解决这些问题而提出的一些方法;对有待于进一步研究的问题进行了展望。
关键词:结构损伤检测方法综述引言:随着世界经济与科学技术的快速发展,现代结构设计不断呈现出大型化、复杂化、多样化的趋势,而这些结构设计使用寿命较长、影响力较大,一旦失事,将会造成严重的生命财产损失。
因此,为了保障结构的安全性、完整性与耐久性,在许多新建的大型结构和基础设施上增设了长期结构健康监测系统,对结构状态进行实时监测,为实现结构状态评估提供依据。
结构损伤识别(Structural damage identification)作为结构健康监测技术的核心,对掌握结构工作状态以及评估结构安全性具有重要的意义。
尽管在过去的20年内结构损伤识别得到了广泛的研究,但离实际工程应用还有一定的距离,还需要进行深入研究。
本文首先系统地综述了近20年来国内外发展起来的损伤识别方法;然后提出了该领域中有待于进一步深入研究的问题。
据损伤对结构的作用,可将其分为线性损伤和非线性损伤。
如果线弹性结构在遭受损伤后仍保持线弹性,则将这种损伤定义为线性损伤。
结构几何或材料特性的改变会导致模态改变,但结构的响应仍然可以应用线性运动方程模拟。
初始线弹性结构在损伤发生后表现出非线性行为,这类损伤称为非线性损伤。
比如结构中疲劳裂纹的形成以及在正常运营振动环境下的张开和闭合。
损伤识别可分为4个递进层次。
①确定结构中是否存在损伤(Detection)。
②在第一层次的基础上确定损伤的几何位置(Localisation)。
③在第二层次的基础上对损伤的严重程度进行量化(Assessment)。
土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究共3篇
土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究共3篇土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究1土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究随着现代城市化的进程不断加快,高桥、隧道、大型建筑等土木工程结构的建设数量也在不断增加。
通过科学技术手段监测这些结构体的性能,及早了解结构体的各种情况,并在必要时进行维修和保养,有助于延长结构体的使用寿命,提高结构的安全性、可靠性和经济性。
因此,对土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法进行研究,具有十分重要的意义。
性能监测系统是土木工程结构安全性检测的核心,目的是对土木工程结构进行全方位的监测,分析和评价结构物的性能,获得结构物的相关讯息并提供完整的数据支援,快速而准确地当出现任何不正常情况时采取必要的措施。
性能监测系统包括传感器网络、数据采集与传输系统、数据存储系统和软件分析系统。
传感器网络是性能监测系统中最基本的部分之一。
传感器的数量和类型与监测对象的类型、监测目的和所需的数据量有关。
通常情况下,监测土木工程结构的传感器设备包括:倾角计、位移传感器、测力传感器、压力传感器、声速传感器、应力应变传感器等。
这些传感器已经得到广泛应用,并且在实际监测中也得到了有效的应用。
数据采集与传输系统是性能监测系统中的另一个重要环节。
具有高效、快速、精确的特点,可以通过网络获取需要的实时数据。
同时,该系统可以提供大量的转换器、线性放大器、数据处理器等,以确保数据的质量和准确性。
数据存储系统则可以存储多种类型的数据,包括数值和时间序列等。
软件分析系统是对传输过来的数据进行分析和判断。
根据监测结果,可以对土木工程结构进行性能评定,以正式确保其安全和稳定运作。
在监测土木工程结构的过程中,如何识别结构体的各种损伤情况是另一个关键问题。
损伤识别,指的是将监测数据与一组事先确定的判定准则(如形状、振动特征、速度、能量等)相比较,从而确定结构体的位置和类型的过程。
损伤识别方法主要包括模型识别和直接识别两种方法。
土木工程中的结构损伤诊断与健康监测研究
土木工程中的结构损伤诊断与健康监测研究随着城市建设的不断发展以及老旧建筑的逐渐增多,土木工程中的结构损坏问题日益凸显。
为了确保建筑的安全性和可持续发展,结构损伤诊断与健康监测变得至关重要。
本研究将探讨土木工程中结构损伤诊断与健康监测的相关研究内容,并介绍一些常用的诊断与监测方法。
一、综述结构损伤诊断与健康监测旨在通过对建筑结构进行全面、系统的监测和分析,发现结构潜在的问题及时采取措施进行修复或维护。
它是土木工程领域的一项重要研究内容,在工程实践中发挥着重要作用。
准确的结构损伤诊断与健康监测能够及时发现并解决建筑结构问题,保障人员和建筑物的安全。
二、结构损伤诊断方法1. 非破坏性检测方法非破坏性检测方法是目前最常用的结构损伤诊断方法之一。
它通过无损检测技术,如超声波、X射线、磁性探测等,对建筑结构进行全面检测,不破坏结构本身。
这种方法操作简便、成本相对低廉,但对于一些复杂结构或深层损伤的检测可能存在一定限制。
2. 结构动力响应分析方法结构动力响应分析方法是一种通过监测结构的动力响应参数来判断结构健康状况的方法。
通过对结构进行震动试验,获取结构的自然频率、阻尼比等参数,并进行分析和比较,可以判断出结构的损伤程度。
这种方法具有高精度、高灵敏度的特点,但需要专业的设备和技术支持。
三、健康监测技术1. 传感器技术传感器技术是用于结构健康监测的重要手段之一。
它通过安装传感器在建筑结构中,实时监测结构的应变、振动、温度等参数。
这些传感器可以通过无线通信方式将数据传输到中控终端,进行实时的数据分析和处理。
传感器技术的发展使得健康监测变得更加方便和精确。
2. 数据处理与分析技术健康监测的关键在于对数据进行处理和分析,以获得结构的健康状态。
数据处理与分析技术可以通过数学模型、统计方法、机器学习等手段对监测数据进行分析和识别。
这些技术不仅能够提高结构健康监测的准确性,还能够为结构评估和维护提供依据。
四、结构损伤诊断与健康监测的应用结构损伤诊断与健康监测技术在土木工程领域的应用非常广泛。
土木工程结构检测技术及损伤识别方法探讨
土木工程结构检测技术及损伤识别方法探讨摘要:随着社会的不断发展,我国土木工程技术也在不断地更新与进步。
为了确保土木工程质量,应定期进行土木工程结构检测,以确定土木工程的结构是否满足施工要求,是否有必要对其进行维修和加固。
此外,结构损伤识别方法也在不断发展和更新。
它可以及时发现潜在的损伤,并在损伤发生之前对其进行评估。
因此,在实际施工过程中应加强对结构检测技术的重视。
关键词:土木工程;结构检测技术;损伤识别;方法探讨在土木工程施工过程中,经常会受到各种因素的影响,使得其在使用过程中可能会出现结构损伤的情况。
如果出现此类问题,则必须要及时采取有效的措施对其进行处理,以避免结构构件出现进一步的破坏。
土木工程结构检测技术与损伤识别方法是针对土木工程施工过程中可能出现的结构损伤问题而提出的有效解决方法,具有较高的可行性与可靠性。
在实际应用过程中,需要对检测技术与损伤识别方法进行合理运用,以更好地保证土木工程结构施工质量。
文章将结合具体工程实例,对土木工程结构检测技术与损伤识别方法进行详细分析与研究。
1.工程概况某桥梁工程需要对其进行扩建,其实际长度为351m,宽为25m,因此,对其进行扩建施工非常复杂。
为了更好地保证该工程的顺利开展,必须要对其进行结构检测。
在该桥梁工程施工前,对其进行了详细的调查与分析,并制定了详细的检测计划。
具体的检测内容如下:1.对桥梁基础结构状况进行检查与检测。
该桥梁的基础主要为混凝土结构,混凝土的强度等级为C40,并有多处混凝土裂缝。
在对这些裂缝进行检查与分析后发现:该桥梁基础存在不同程度的裂缝、露筋和锈蚀等问题。
2.对桥梁上部结构进行检测与检查。
在该桥梁上部结构中共有12个主梁、13个次梁和14个梁式支撑;主梁平均高度为11.9m;次梁平均高度为12.6m。
在对桥梁上部结构构件进行检测后发现:该桥梁的上部结构存在多处梁板开裂、露筋、锈蚀等问题,因此,必须要对其进行加固处理。
2.混凝土构件质量检测混凝土构件质量检测的内容包括强度、裂缝、缺陷、钢筋保护层厚度等。
结构损伤无损识别研究进展综述
结构损伤无损识别研究进展综述摘要:房屋或桥梁等大型建筑物在服役期间或灾后会产生损伤,日积月累则会产生安全隐患,危害人们的生命和财产安全,因此对结构的损伤情况进行识别具有非常重要的工程价值和实际意义。
目前,国内外在结构损伤识别领域已经获得了很多优秀的研究成果。
本文从超声波法、动力学法和射线检测法三个方面对结构损伤识别方法进行综述。
关键词:损伤识别;超声波法;动力学法;射线检测法;结构健康监测技术一直是国内外学者热衷于研究的话题,目前,国际学术界和工程界越来越关注基于动力学特性的结构损伤识别方法。
这种方法具有实用、快速、简单等优点,因此备受瞩目[1]。
钢筋混凝土梁损伤程度识别是结构健康监测和维护中的一个重要研究领域。
通过对钢筋混凝土梁进行损伤识别,可以及时检测出结构中可能存在的缺陷或损伤,以便及时采取修复或加固措施,保证结构的安全可靠性。
本文主要对常用的损伤识别方法进行一定的归纳和总结。
1 超声波法超声波检测是一种无损检测方法,通过利用缺陷在超声波传播过程中对传播能量和时间产生的变化来检测混凝土内部缺陷。
与声发射检测相比,超声波检测属于主动声纳技术,能够主动检测缺陷。
Alexandre Bogas等[2]研究发现,轻质和普通重量混凝土受到混合设计参数的不同影响。
此外,还通过无损超声波脉冲速度测试对混凝土的压缩强度进行预测。
在国内,混凝土无损检测方面,刘镇清等[3]进行了相关的研究。
周凯等[4]研究并指出混凝土超声波检测主要应用纵波进行检测。
王怀亮、宋玉普[5]应用超声波技术研究了混凝土在受压下的超声波传播特性,测量超声波在加载过程中的传播波速,并提出了荷载和波速之间的对应关系。
王颖轶、左自波等[6]基于超声波无损检测理论,建立了超声波检测混凝土结构强度的预测方法。
与其他检测方法相比,超声波检测具有穿透能力强,损伤定位准确,能有效检测出面积性缺陷,应用范围广泛且灵敏度较高等特点;但因对超声波噪声信号缺乏有效的处理,故超声波成像分辨率有待提高。
土木工程结构损伤诊断研究进展
土木工程结构损伤诊断研究进展摘要:随着现代科学技术的日益发展和提高,土木工程结构损伤诊断也迅速发展起来,并开始适用于重大土木工程结构中,对可能出现的土木工程结构损伤诊断进行预测,评估其安全性已经成为未来建筑工程发展趋势,关系到建筑的安全与经济效益的协调,并与国家未来的经济发展息息相关,逐步提高我国土木工程结构的实用性以及安全性价值。
关键词:损伤;诊断;发展趋势前言:土木工程结构的稳定性关乎到整个建筑行业的发展前景,丝毫不得马虎。
土木工程结构损伤诊断技术在诊断土木结构的稳定性方面发挥着不可替代的作用,重大的建筑土木结构损伤检测的技术问题更是一个值得深入探究的问题。
土木建筑工程的损伤诊断有助于控制和减少土木建筑中的不安全、不稳定因素。
本论文对结构损伤诊断的研究各个方法和方面进行综合的探究,意在深入了解土木工程结构损伤诊断技术取得的新进展和创新,为建筑行业检测土木工程结构的稳定性提供参考意见和可行性的建议,对于建筑行业的发展具有深远影响和重大意义。
1 关于土木工程结构损伤诊断土木工程结构损伤检测是指房屋建筑工程通过对竣工验收合格后,在建筑物的正常使用过程中,借助调查、观察、量测以及试验等方式和手段,对建筑工程的损伤部位和损伤的程度进行分析的全工程。
土木建筑工程的结构损伤是一项极具技术性的工作,需要专业的评估人士,还有对土木建筑工程的内部构造和外部结构、建筑材料的类别和性质、建筑结构物的受力范围和强度以及对建筑工程损伤的特质和形式的熟稔,熟练的应用损伤检测的内容和方法以及程序。
一般来说,土木检测的内容包含:首先明确待损伤工程检测建筑的大致范围;其次是对建筑物进行初步的损伤情况的调查和检测,要翻阅建筑物的原设计图,对每一次建筑物的加固、维修、扩建等都要进行详细的检查,这是根据现有资料对原始施工情况的了解;再次是岁损伤情况的详细调查,主要是对建筑物的结构布局、支撑系统以及连接构造的检查;最后就是对建筑物的损伤程度详细分析,根据已获得的数据对建筑物的结构工程和装饰工程以及设备工程的不同程度的损伤情况进行详细的分析,并撰写损伤检测报告[2]。
土木工程中的结构损伤检测技术
土木工程中的结构损伤检测技术1. 引言土木工程中的结构损伤检测技术在保障建筑安全和延长使用寿命方面起着关键作用。
本文将讨论土木工程中常用的结构损伤检测技术及其应用,以及未来的发展趋势。
2. 监测原理和方法2.1 传统结构损伤监测方法传统的结构损伤监测方法包括视觉检查、物理性能测试和损伤模型分析等。
视觉检查通过观察建筑物的外观,识别可能存在的损伤。
物理性能测试则通过对混凝土、钢筋等材料进行性能测试来评估结构的状况。
损伤模型分析则是利用数学模型来模拟和分析结构的损伤特征。
2.2 非破坏性检测技术非破坏性检测技术成为土木工程中常用的损伤监测方法之一。
例如,超声波检测可以通过检测声波在材料中传播的速度来评估材料的质量和结构的损伤程度。
红外热像技术则通过记录材料表面的热分布情况,识别可能存在的缺陷。
雷达技术则可以通过发送和接收电磁波来检测结构内部的缺陷和变化。
2.3 无线传感器网络技术无线传感器网络技术的快速发展,为土木工程中的结构损伤监测提供了全新的解决方案。
通过在结构的关键位置布置传感器节点,可以实时监测结构的应力、变形和振动等参数。
这些传感器节点可以相互通信并将数据传输到中央控制单元进行分析和处理。
3. 应用案例3.1 桥梁结构损伤检测检测桥梁结构的损伤对于确保交通安全至关重要。
无线传感器网络技术可以通过监测桥梁的振动、变形和应力等参数来评估结构的健康状况,并及时发现潜在的损伤。
3.2 建筑结构损伤检测建筑结构的损伤可能会导致严重的安全隐患。
非破坏性检测技术可以通过监测建筑物的热分布、声波传播速度等参数来发现损伤,并及时采取修复措施,确保建筑物的安全使用。
4. 未来发展趋势4.1 智能化技术的应用随着智能化技术的发展,土木工程中的结构损伤检测将越来越智能化。
例如,利用人工智能和机器学习技术,结合大数据分析,可以更准确地评估结构的损伤程度并预测其发展趋势。
4.2 多模态检测技术的融合应用多模态检测技术的融合应用将会成为未来的发展趋势。
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土木工程结构损伤识别方法的研究综述摘要:近年来,随着传感技术、信号采集与处理等技术的发展,土木结构的损伤识别研究已经提出了很多方法.本文系统的阐述了结构损伤识别方法,然而,将这些方法应用于实际工程中遇到了很多困难.基于近20年来国内外损伤识别的研究和应用现状;重点叙述了土木工程结构损伤识别方法并系统地综述了为解决这些问题而提出的一些方法;对有待于进一步研究的问题进行了展望。
关键词:结构损伤检测方法综述引言:随着世界经济与科学技术的快速发展,现代结构设计不断呈现出大型化、复杂化、多样化的趋势,而这些结构设计使用寿命较长、影响力较大,一旦失事,将会造成严重的生命财产损失。
因此,为了保障结构的安全性、完整性与耐久性,在许多新建的大型结构和基础设施上增设了长期结构健康监测系统,对结构状态进行实时监测,为实现结构状态评估提供依据。
结构损伤识别(Structural damage identification)作为结构健康监测技术的核心,对掌握结构工作状态以及评估结构安全性具有重要的意义。
尽管在过去的20年内结构损伤识别得到了广泛的研究,但离实际工程应用还有一定的距离,还需要进行深入研究。
本文首先系统地综述了近20年来国内外发展起来的损伤识别方法;然后提出了该领域中有待于进一步深入研究的问题。
据损伤对结构的作用,可将其分为线性损伤和非线性损伤。
如果线弹性结构在遭受损伤后仍保持线弹性,则将这种损伤定义为线性损伤。
结构几何或材料特性的改变会导致模态改变,但结构的响应仍然可以应用线性运动方程模拟。
初始线弹性结构在损伤发生后表现出非线性行为,这类损伤称为非线性损伤。
比如结构中疲劳裂纹的形成以及在正常运营振动环境下的张开和闭合。
损伤识别可分为4个递进层次。
①确定结构中是否存在损伤(Detection)。
②在第一层次的基础上确定损伤的几何位置(Localisation)。
③在第二层次的基础上对损伤的严重程度进行量化(Assessment)。
④在第三层次的基础上预测结构的剩余使用寿命(Prediction)。
迄今为止,对于不使用结构模型的基于振动的损伤识别方法,主要能进行第①层次和第②层次的损伤识别。
当振动的方法与结构模型结合,在某些情况下可以达到第③层次的损伤识别。
而第④层次的损伤识别与预测通常要与断裂力学,疲劳寿命分析,结构设计评估的领域相结合才可能实现。
现有研究主要集中在线性损伤的识别和检测问题。
这种线性方法可进一步分为基于模型的识别方法和不基于模型的识别方法1、基于模型的损伤识别方法1.1模式匹配法(Pattern Matching)。
其主要思想是首先获取结构所有可能损伤情况下的响应变化特征向量,然后将实际测得的响应变化特征向量依次与它们进行比较,与测量值最匹配的哪个损伤模式被认为是结构实际的损伤邱洪兴[1]从多元统计中判别分析的思想出发提出了一种利用动力信息进行损伤定位的方法。
赵启林[2]从模式匹配的思想出发提出了一种利用静态信息进行结构损伤定位的方法。
张力[3]基于模糊模式识别技术(Fuzzy pattern recognizationtechnology),以国际桥梁维护和安全协会(International Association for BridgeMaintenance and Safety,缩写为lABMS)的桥梁健康监测委员会提出的两跨桥梁benchmark模型为例,提出了结构损伤模式识别的两步法,用于识别结构损伤类型和程度。
这种方法要求事先列举结构可能发生的损伤基准模型,因此在实际工程应用中难以实现。
1、2指纹识别方法(即损伤指标方法)1.2.1基于固有频率变化的损伤识别方法固有频率是模态参数中较容易获得的一个参数,结构发生损伤时,刚度和阻尼发生变化,尽而其固有频率发生改变。
因此通过固有频率的变化可以判断结构是否存在损伤[4],在1969年Lifshitz和Rotem年提出通过结构频率的变化进行损伤检测伤[5] ,Salawu对利用频率的变化进行损伤检测作了全面的综述[6] Morassi和Rovere通过使结构前几阶分析频率和测试频率相吻合,用优化算法对钢框架的切口损伤进行了损伤定位,指出在优化过程中设定一些合理的约束条件的重要性[7],但利用固有频率方法难以进行损伤定位和评估损伤程度,原因是结构不同部位的损伤可能造成相近的频率变化,如对称结构中对称位置的损伤引起频率的变化量相同,基于频率的损伤识别方法便不能识别对称结构在对称位置的损伤;当结构早期损伤量很小时,固有频率的变化主要表现在高阶频率上,而高阶频率的变化很难获得,因此这种方法对结构早期的小损伤不敏感。
1.2.2 基于振型变化的损伤识别方振型的变化相比于频率变化来说对损伤更为敏感,West可能是第一个系统地利用振型信息进行结构损伤定位的学者[8]。
该方法常用的损伤识别有模态保证准则(modal assurance crite—rion,MAC) [9]和坐标模态保证准则(coordinate modalassurance criterion,COMAC) [10]、位移模态、曲率模态、应变模态等.振型(尤其是高阶振型)对局部损伤比较敏感,但却难以精确测量,从而使得MAC和COMAC的识别误差较大.曲率模态方法的识别率优于其他几种方法,但求解曲率模态需要很高的测量精度,同时需要非常密集的测点,以便使用中心差分法求取曲率模态,否则将增大曲率模态振型的误差.1.2.3 基于刚度变化的损伤识别方法结构发生较大的损伤时,其刚度矩阵比质量矩阵要发生显著的变化,因此很多学者利用此特征进行研究[11],但是这种方法对微小损伤的结构无法识别[12]。
1.2.4 基于柔度变化的损伤识别方法结构发生损伤,其柔度会增加,因此,可用结构柔度矩阵的变化作为损伤检测的依据。
主要包括柔度差法和柔度曲率法.在相同的试验模态参数条件下,基于柔度变化的损伤识别方法比刚度变化的方法对损伤更为敏感,并且柔度矩阵中高阶模态参数的影响可以忽略,只需一些低阶模态就可得到较为准确的柔度矩阵.但是通过柔度矩阵的变化也只能确定结构损伤的大致位置,不能得到损伤的准确位置及损伤程度.有的学者考虑采用柔度法与模糊算法或神经网络算法相结合,取得了较好的结果.1.2.5 基于振型曲率变化的损伤识别方法。
对于梁板式结构,主要是承担横向外力和由外力引起的弯矩,结构在弯矩作用下的曲率会由于结构损伤发生改变,因此,曲率的改变可作为损伤检测的信息。
Pandey等首先提出用损伤前后振型曲率变化的绝对值来判断损伤位置,即曲率变化最大处为损伤位置[13]。
同时,振型曲率变化大小还和损伤程度有关,损伤越大,曲率变化越大,由此可鉴别损伤程度。
Ratcliffe研究了结构在小损伤情况下直接利用振型曲率难以判别结构损伤的情况,提出对判别点相邻点的振型二阶差分值进行三次多项式差值,然后计算判别点处差值函数和二阶差分的差,该值能够较好地反映梁结构的损伤大致位置[14]。
1.2.6 基于残余力向量的损伤识别检测方法。
残余力向量中非0元素的位置反映了与该位置相连的单元可能发生了损伤。
利用残余力进行损伤定位的好处是只需要知道结构完好状态下的刚度矩阵、质量矩阵和发生损伤后结构的模态参数,而不需要知道损伤后结构刚度矩阵和质量自己的变化。
实际工程中,由于测量误差的影响和结构质量、刚度分布不均匀,利用残余力法可能会引起损伤定位误差。
为此,Zimmerman和Kaouk提出利用矩阵行向量与振型向量的夹角是否为90。
来判别损伤位置,其判别效果比直接用向量内积是否为0好[15]。
周先雁等运用残余力法对钢筋混凝土试验钢架模型的损伤进行了准确定位[16]。
Kosmatka和Ricles对空间桁架的试验研究表明,利用残余力法能够预测各种损伤工况下结构质量和刚度的变化置[17]。
Rao等利用残余力向量构造目标函数,然后运用遗传算法进行损伤识别,并将该方法运用于平面桁架、悬臂梁和门式框架等不同的结构形式,取得了很好的效果置[18]。
1.2.7基于单元模态应变能变化率的损伤识别方法。
Shi等提出了单元模态应变能的概念,导出损伤单元前后的模态应变能变化率很大,与损伤单元相邻单元的模态应变能变化率较小,而远离损伤单元的模态应变能变化率很小的结论,因此,可将损伤前后单元模态应变能的变化率作为损伤定位的指标,并成功地运用上述结论分别对一平面桁架和框架结构的损伤进行了数值分析和试验研究[ -5钔。
单元模态应变能法已成功地应用于桥[23]、板[24]和悬臂结构[25]的损伤检测中。
1.2.8 基于传递函数(频响函数)变化的损伤识别方法。
由于损伤引起的传递函数的变化是由损伤的类型和位置唯一确定,Jiann—Shiun Lew 于1995年提出了一种基于传递函数或频响函数的损伤识别方法[26]。
David C等结合最小秩摄动理论,利用频响函数数据和有限元模型在一桁架结构成功地进行了损伤识别L5[27]。
Maia N M M等提出频晌函数曲率法,发现该方法可以在梁损伤识别中达到弹性模量至少降低25%的损伤量,同时还考虑了5%噪声的影响,但是无法精确定位损伤位置[28]。
Mark J等提出了另一种传递函数识别损伤方法,即传动函数法,发现该方法不需要任何数学模型或先验知识,能有效地识别结构早期损伤。
但是测量点的数量和位置对损伤识别精度影响较大[29]。
1、3模型修正法模型修正法(Model updating),作为结构动力学问题的反问题,是通过不断修正基准模型中单元刚度等模型参数,使有限元模型分析结果和试验结果(如结构固有频率、模态、响应等)之间偏差最小[30],从而得到有限元模型中的局部单元刚度变化规律,进而指示结构的损伤位置与程度,因此,基于模型修正的损伤识别重点主要落在了结构有限元模型修正上。
结构有限元模型修正发展至今,大致经历了三个层次:人工修改(Artificial Modification ),计算模型修正(Computational Model Updating)以及模型确认(Model Validation)。
模型修正一般需要较为复杂的优化计算过程,但随着计算机技术的迅速发展,这些问题大都可以得到很好的解决,同时计算模型修正由于使用了优化算法,所以从理论上讲,得到的理论模型质量更高。
模型确认是最近提出的一个新概念,它是指通过计算和实验两个方面的分析,对有限元模型在设计空间的响应预报精度进行评价和确认,并在此基础上进行模型修正,为进一步应用提供精确的有限元模型。
郭勤涛等人[31]对模型确认进行了详细的论述,Goge等人[32]给出了模型确认的五个基本步骤。
模型确认是模型修正的最高层次,而计算模型修正是模型确认的一个最重要的环节,目前对于模型修正的研究主要以计算模型修正为主。