結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的對象是結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)損傷與結(jié)構(gòu)健康是對立的概念,在對結(jié)構(gòu) 進(jìn)行監(jiān)測之前需要先討論損傷的定義和基本特征,以便區(qū)分結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)與健 康爐態(tài)。在土木工程中,健康是指結(jié)構(gòu)或者系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期功能的一種狀態(tài)。 依據(jù)損傷力學(xué)關(guān)于從熱力學(xué)中能量耗散過程不可逆的理論出發(fā)提出的一般損傷定 夕是“由于細(xì)觀結(jié)構(gòu)的缺陷(如微裂紋、微孔洞)引起的材料或結(jié)構(gòu)的劣紗過程,稱 為損傷”,而土木工程界對于結(jié)構(gòu)損傷的普遍定義則是“結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)承載能力 的下降”。前者是從材料微觀層面出發(fā)揭示了損傷的本質(zhì),后者是從結(jié)構(gòu)宏觀層面 出發(fā)指出了損傷的后果。綜合兩種定義,作者對于結(jié)構(gòu)損傷的定義是“結(jié)構(gòu)內(nèi)力較 大處由于材料特性劣化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的某種響應(yīng)超出正常值”。
該定義有兩個(gè)重點(diǎn):
①一般情況下,結(jié)構(gòu)內(nèi)力較大部位應(yīng)作為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的重點(diǎn)部位,一定荷載下結(jié) 構(gòu)各個(gè)部分產(chǎn)生的內(nèi)力總是大小不一的,當(dāng)各部位采用的材料基本一致時(shí),內(nèi)力較 大的部位承擔(dān)的結(jié)構(gòu)安全責(zé)任較大,該部位的材料特性劣化對于結(jié)構(gòu)安全的影響 也較大,而結(jié)構(gòu)內(nèi)力較小部位發(fā)生的材料劣化不僅對于結(jié)構(gòu)安全性的影響比較小, 相應(yīng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)也較小,難以準(zhǔn)確測量;
②承載能力本身不能測暈,但損傷后果的 表現(xiàn)形式一般是可測量的,承載能力的下降一般會表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)某些特征響應(yīng)發(fā)生 變化,因此可以通過可測量結(jié)構(gòu)響應(yīng)來評估損傷。
根據(jù)上述定義,結(jié)構(gòu)損傷具有以下三個(gè)特征。
(1)結(jié)構(gòu)層面的外在表現(xiàn)性:結(jié)構(gòu)損傷必窟全造應(yīng)墓詘結(jié)構(gòu)響應(yīng)發(fā)生變化, 且這種響應(yīng)可被觀察和測量,如果材料劣化并未導(dǎo)致結(jié)構(gòu)響應(yīng)變化或者這種變化 很細(xì)微而現(xiàn)有測試技術(shù)無法捕捉,在結(jié)構(gòu)層面上可認(rèn)為無損傷。
(2)局部性:通常,整個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷的區(qū)域是局部的,在所有應(yīng)力較大的部 位中發(fā)生損傷的區(qū)域也是局部的。
(3)分布不均勻性:通常,由于某種原因,某處出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的概率總是大于 其他部位,如混凝土開裂多發(fā)生在受拉應(yīng)變較大處?;炷齣中鋼筋腐蝕通常發(fā)生在 鈍化膜破壞處。