土木工程結(jié)構(gòu)的性能監(jiān)測系統(tǒng)與損傷識別方法研究
更新時間：2021-04-10 17:51
|
閱讀量：
時代、社會、科學技術(shù)的發(fā)展，促進了計算機技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)以及信息技術(shù)等各類新型技術(shù)的進步，這些技術(shù)在應用到土木工程結(jié)構(gòu)的性能監(jiān)測系統(tǒng)中，使其更加完善。
一、土木工程結(jié)構(gòu)的損傷識別方法
（一）局部檢測方法
局部性的檢測方法通常包含有目測法、染色法、光干涉法、回彈法、射線法以及超聲波等相關(guān)技術(shù)方法。在開展局部檢測時必須要提前能夠獲知結(jié)構(gòu)損傷的大致區(qū)域，同時還要確保檢測設(shè)備能夠到達具體的損傷位置，在一些較為大型且復雜的結(jié)構(gòu)之中，不能明確出整體結(jié)構(gòu)具體的損傷信息。
?。ǘ┱w檢測方法
采用損傷產(chǎn)生前后的結(jié)構(gòu)參數(shù)特征來調(diào)節(jié)與判斷結(jié)構(gòu)損傷的方法，即被稱之為整體檢測方法。其中整體性的檢測方法通常可被劃分為以下幾類：
第一：動力指紋法。從動力測試當中獲得包含有結(jié)構(gòu)特性的信息動力響應，乃至于這之中的衍生物理量均可被稱之為動力指紋。這一方法是借助于對動力指紋改變情況的分析，來評估結(jié)構(gòu)的實際狀況。在工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷后，響應的結(jié)構(gòu)參數(shù)指標均會不同程度的發(fā)生變化，因而也便造成了動力指紋的改變。這些動力指紋便可被視作為結(jié)構(gòu)損傷的發(fā)生表示，繼而便可以此來診斷結(jié)構(gòu)損傷。
第二：模型修正法。這一方法通常是采用動力試驗數(shù)據(jù)，并不斷的進行條件優(yōu)化，持續(xù)性的對結(jié)構(gòu)模型的剛度排列進行修正，進而取得結(jié)構(gòu)剛度的改變數(shù)據(jù)，最終達到對結(jié)構(gòu)損傷的判定與具體位置的確定。此種方法在子結(jié)構(gòu)的處理和劃分當中包含有許多優(yōu)點，可應用的范圍較廣。
第三：神經(jīng)網(wǎng)絡法。此種方法是通過對人腦神經(jīng)系統(tǒng)的模擬來實現(xiàn)的。這一方法能夠針對單元之中互相聯(lián)結(jié)的單元結(jié)構(gòu)，將其依據(jù)相應數(shù)量的連接權(quán)而獲取信息的一類聯(lián)系方式，依據(jù)相應的學習規(guī)劃，實現(xiàn)了在網(wǎng)絡的學習中，對于計算、記憶以及智能識別等功能的綜合應用，具有極大的容錯率，因此應用領(lǐng)域十分廣闊。
第四：遺傳算法。這一方法的基礎(chǔ)思想是由隨機產(chǎn)生的一組解而開展搜索，在種群當中任意一個獨立的個體均是具體問題的解，即為“染色體”。此種方法借助于染色體的適應性來對其好壞予以評價，適應能力強的染色體便能夠進入到下一代之中，因此通過迭代的交叉、結(jié)合，能夠達到對染色體的不斷優(yōu)化。而將這一方法應用到結(jié)構(gòu)損傷識別中，便能夠在有限的已知信息條件下，迅速的判斷出損傷的大致位置與程度，即便發(fā)生部分信息丟失情況，這一方法的最優(yōu)求解也不會受到干擾。
二、土木結(jié)構(gòu)損傷識別中存在的主要問題
?。ㄒ唬┙Y(jié)構(gòu)模型出現(xiàn)了誤差。目前，人們對木工程結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的損傷進行的預測都是在一定的基本條件下進行的，一般在規(guī)定的條件下，必須將客觀的系統(tǒng)抽象為具有一定模型形式和參數(shù)的數(shù)學模型。當然，針對具體的土木工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在進行模型化的過程中，由于系統(tǒng)的復雜性導致了很多隨機性的出現(xiàn)。結(jié)構(gòu)模型誤差的產(chǎn)生主要是由于結(jié)構(gòu)的復雜性，進而必須要將引入的結(jié)構(gòu)鏈接和邊界條件等進行一定的簡化和假定等，這就導致結(jié)構(gòu)模型不能準確地反映結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一些細節(jié)問題，進而導致結(jié)構(gòu)模型出現(xiàn)了很大的不完備性。隨著新理論和新模型的出現(xiàn)，對土木結(jié)構(gòu)的性能也能進行更加精確的檢測，同時這也是通過結(jié)構(gòu)識別方法而改進結(jié)構(gòu)模型的主要目的。由于土木工程結(jié)構(gòu)模型誤差的存在，如果不仔細地分析，就會進一步造成處理結(jié)構(gòu)損傷識別的問題。因此，結(jié)構(gòu)模型出現(xiàn)的誤差是土木結(jié)構(gòu)損傷識別中存在的主要問題之一。
?。ǘ崪y數(shù)據(jù)的不完整性。土木結(jié)構(gòu)損傷識別中存在的問題還包括實測數(shù)據(jù)的不完整性。由于很多土木結(jié)構(gòu)損傷的識別方法假定結(jié)構(gòu)模型具有相同的自由度和實測自由度，在實際結(jié)構(gòu)中，再加上條件上的限制，就會造成實測數(shù)據(jù)的不完整性。實測數(shù)據(jù)的不完整性主要是由于結(jié)構(gòu)測試傳感器大多只能布置在一些有限的位置上，尤其是對于一些復雜的結(jié)構(gòu)，傳感器安裝的就更加稀疏。同時，實測數(shù)據(jù)的不完整性還無法給結(jié)構(gòu)損傷識別提供有用的信息，這種條件也在一定程度上加劇了識別問題產(chǎn)生。因此，實測數(shù)據(jù)的不完整性是土木結(jié)構(gòu)損傷識別中存在的非常重要的問題。
（三）實測數(shù)據(jù)的不精確性。在對實測的數(shù)據(jù)進行進一步的采集和處理的過程中，由于電子信號的隨機誤差存在，并且傳感器由于質(zhì)量問題也會帶來一定的系統(tǒng)誤差，進而造成信號處理或識別技術(shù)具有非常大的不精確，這些都被認為是實測數(shù)據(jù)的不精確性造成的誤差。在對土木結(jié)構(gòu)進行損傷識別的實際過程中，為了使實測自由度和模型自由度盡可能地匹配完整，一般都采用模型縮聚和模態(tài)擴展的方法，進而就會導致一些誤差的出現(xiàn)，這同樣也是實測數(shù)據(jù)不精確性造成的誤差。數(shù)據(jù)誤差的存在還可能會掩蓋因結(jié)構(gòu)特性改變而引起的結(jié)構(gòu)改變，進而就會導致檢測系統(tǒng)無法進行對損傷識別。當然，在對土木結(jié)構(gòu)的損傷識別進行研究的過程中，有些因素是完全無法避免的，也是所有損傷識別方法無法消除的問題。因此，這些因素成為限制結(jié)構(gòu)損傷識別進一步發(fā)展和應用的關(guān)鍵。
三、結(jié)語
總而言之，相關(guān)部門以及工作人員還需要不斷加強對土木工程結(jié)構(gòu)性能檢測系統(tǒng)以及損傷識別方法的研究，不斷提高土木工程結(jié)構(gòu)實時數(shù)據(jù)測量的準確性與精準度，增加土木工程的安全性從而保證人們的生命財產(chǎn)安全。
上一篇：
四川成都溫江區(qū)三渡水大橋橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)啟運運行
下一篇：
河南對鄭堯高速公路始祖山隧道開展定期安全檢查
