土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评

土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评

王交鑫

王交鑫

身份证号：4525231983xxxx3219

摘要：我国的混凝土建筑事故发生率很高，许多大型建筑物都存在通常的混凝土质量问题。此外，在国家建立初期建造的建筑物也接近使用寿命，因此对于混凝土的安全评估和健康监测是不可或缺的。

关键词：混凝土；健康监测；安全评估

混凝土建筑使用年限通常是五十年。而我国许多建筑物已经达到了这一年限。需要结合使用安全评估和健康测试来消除建筑物的潜在风险，建筑物才能更安全。

一、几个基本术语的阐述

安全性评估。一般而言安全性评估是用安全监控进行的，用专业的解决方案然后用来测试不同的结构，做当前的工作测试并得到结果，还有对比临界失效，评估其安全性，在进行安全评估时要认真。由于结构程度都不一样，得到的安全级别也是不同的。安全性方面的可靠性评估和安全性评估是完全不同的，可靠性主要强调的是概率，是无法绝对保证安全的因素，安全评估是指可以确定的安全级别。

健康监测。所有天然人造的结构会于其存在时累加损坏。健康监测是运用现场非侵入无损伤性监测方法获取内部信息，包括结构分析和各种功能以及反馈，以了解由于损坏引起的结构变化。人们关注的问题是什么？思考对损坏结构的多少才能对安全性能构成影响。因此健康监测的目的之一是在达到阈值之前及早发现结构损伤。这是一个实时在线监控流程。

健康诊断。因为结构会因人为或自然灾害因素而被破坏，或者由于长时间运用，有必要测量核心性能指标，监测是否有损坏，损坏监测时间，必须了解损坏程度和位置，看看是否可以继续使用。可以基于多种方式理解损坏力度，而校验结构能否受到损害就是最基础的目的。手机损坏前后系统的特点是统计模式和识别模式，新模式超出原始模式。在当前的诊断流程里，检测到的信号受到环境和条件变化的影响。因此，两种情形都可以处理环境转变，一种可以估测的和工作环境及相关条件有关联，参数需要正常运转的基础，还有一个就是利用HoonSohn提出的通用自回归神经网络技术及数据搜查技术被用来区分环境操作条件和损害的影响。

二、健康监测系统及其组成

通过对于健康监测及诊断来实施对结构的安全检测。健康诊断只是对于安装监控系统的项目里监控系统的一部分。利用传感器估测还没有安装监控工程系统的各个部件结构，其他的所有方法步骤于监控系统的一样。所以一下作对系统进行健康检测的阐述。健康监测系统一般都包含：

（1）数据采集和分析系统，由计算机系统组成这个强大的系统。

（2）传感器系统，筛选灵敏度元件及结构调节的传感器网络。

（3）监测中心，可以提前预知到结构不正常的行为反应。

（4）执行诊断功能的各种软件和设备，包含确定损坏位置和识别程序类型的最佳标准。

来自传感器的实时监测信号基于信息采集装置发送到监测中心，并接收处理信号，从而评估结构是否健康。如果异常，监控中心发出的警告信号，从诊断故障分析模块中找出错误原因，使系统运行安全。

三、传感器系统

现在各大工程结构体系里用的最多的就是阻抗传感器和加速度传感器、应变片结合在一起的振动测量工具。本文具体阐述包括由光纤传感器和压电材料组成的新型传感器。这种传感器得到高度关注，因为它具有光纤传感器的许多优点：轻便、信息存储容量大、可以测量不同类型的信号，具有非常简单的结构，新型光纤光学传感器健康监测和诊断中都有举足轻重的作用。根据估测的调制信号的光纤传感器有本征型和非本征型两种。该内功能有传感作用、传输信号及法拉第效应。非本征光纤传感器只能传感，不随着结构同时变形，有装置对在波光进行强度调制取得信号。

四、传感器布置方法

无法实现自由安装传感器是由于经济不够和结构运行状态的问题。由于这些因素，对于n个自由度如何布设m（m<n）传感器的优化。为了处理这些问题，刘富强设计了传感器装置布设最优的数字模型。

模态动能法，首先观察振幅及动能较大的点位，之后赖于有线网络划分大小。以模态较大的原则衍生了侧重点不一样比以前多的方案，如平均模态动能法，所述第一步骤是计算测量点可以是动力学没有检测平均能量模式中，第二步骤是找到最大的，特征向量乘积方法，有限元分析模态振型能测点的乘积，以识别出最大的一个。

模型缩减法作为独立法，是目前使用最广泛的方法。其保证低阶模态，但不能表示特测模态，基于前面描述，专业人士还提出了更好的无限接近缩减法。

有效独立法（EI方法）。现在用的最多的就是这个方法。这包括所有可能进需要进行测量的点位；复模态矩阵幂等型运用；有效独立向量的计算；核心模态矩阵独立性进行排序，对秩贡献极小自由度删掉，要保持线性无关，对信息矩阵Fisher有关的模态向量进行改进。

奇异值分解法。对于矩阵检验方案奇异分解，对于Fisher矩阵值的估测，抛弃不具意义的点位。让目标矩阵模式线性独立，并且每次更代时抛弃测量点的允许量是这个方法的目的。

基于遗传算法（GA）的优化。使用控制指标和客观的性能，采取一切控制模式，这些指标优化指标有更多的能量传输和与控制器和法律结构之间的影响最小剩余符合方式的累计值控制。

五、损伤检测

损伤检测本质上有两类：整体和局部法。顾名思义，整体法估量整体结构，局部法就是通过无损检测技术监测局部结构，确定损坏程度。关于检测大型结构损坏采用整体局部相结合的方法，损伤的位置首次由整体法确定，之后用局部法进行结构损伤检测。

一般检测方法可以使用模型校正和系统识别。当前的操作是：首先，动态测试将提供准确的数据，其次所得的校正模型进行数据比较，如果两个输出基本相同，这组参数可以视为实际配置参数，然后把模型刚度的转变以实现损伤定位和损伤补偿估算。局部监测法包括染色、压痕等方法。近年来，根据土木结构出现了一种新型方法，其中就有有声发射法，结构变化出现断裂并发出声压，就会造成光纤横面的转变，用于检测损伤，应用Felicity系数完成具体评估。

结束语

建筑结构的设计质量与人们的生命财产安全非常相关。结构专业具有一个深度和广度的专业。诊断建筑的质量情况进行安全评估，及时发现并解决问题。尽管健康系统与安全评估的功能不一样，但其功能和目标是相同的，就是监测建筑物安全，以及早发现问题并及时纠正。

参考文献:

[1]宗周红.土木工程结构损伤诊断研究进展[J].土木工程学院，2015，（7）.

[2]谢强.土木工程结构健康监测的研究现状与进展[J].中国科学基金，2014，（12）.

[3]张秀庭.土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J].居舍,2017(29):3.