中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)綜述
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)
結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)是通過得到的響聲依據(jù)，并根據(jù)整體的特征綜合分析，去判斷土木工程結(jié)構(gòu)受到損傷的具體位置和損傷程度如何。結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)適用于所有類別結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，尤其可針對土木工程這一大項，對土木工程結(jié)構(gòu)來說，結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)可檢測結(jié)構(gòu)在嚴(yán)重破壞、災(zāi)難下的實時損傷，監(jiān)測結(jié)構(gòu)在長時間認(rèn)為破壞或整個大環(huán)境變化下的損傷。最終得到結(jié)構(gòu)監(jiān)測的具體信息，能有效地為日后的結(jié)構(gòu)監(jiān)測程度標(biāo)準(zhǔn)做參考，更重要的是可以得到結(jié)構(gòu)的剩余使用價值。
NO.1
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的構(gòu)成
結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)有4個子系統(tǒng)，四個部分通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)系：第一，傳感器系統(tǒng)，包括各種感應(yīng)儀器、信號放大處理器及連接介面等，可將未監(jiān)測物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺坏诙?，信息采集與處理系統(tǒng)，用于采集信息和將數(shù)據(jù)完整存儲設(shè)備，一般在還未監(jiān)測的結(jié)構(gòu)中，對整體的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理；第三，信息通信與傳輸系，是與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接的關(guān)鍵，除了最重要的操作系統(tǒng)平臺，還有安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。以便將整體采集的信息數(shù)據(jù)整合到一起，傳輸?shù)奖O(jiān)測中心；第四，信息分析和監(jiān)控系統(tǒng)，這個子系統(tǒng)是比較高級別的，通過高級性能的計算機(jī)安裝分析測量軟件，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖?，科學(xué)系統(tǒng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并完成最終的損傷判斷，基本可定位損傷的程度、類別和具體位置，還能有效監(jiān)測結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)，一旦健康出現(xiàn)問題，可以及時預(yù)警。
NO.2
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)存在的問題
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)已根據(jù)不同的問題，進(jìn)行多次的完善與創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)還存在以下幾個問題：第一，對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的評價缺乏通用有效的損傷量化指標(biāo)，結(jié)構(gòu)的自振率可準(zhǔn)確測量，但自振頻率對局部損傷不敏感；第二，由于大型土木工程結(jié)構(gòu)都是復(fù)雜非線性系統(tǒng)，方法有局限性；第三，成本較大，信號線老化影響信號采集；第四，土木工程的結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)設(shè)計與開發(fā)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
NO.3
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)開展的必要性
對我國來說，土木工程難度很大，工程技術(shù)發(fā)展的很快，施工難度與施工技術(shù)都極為復(fù)雜，土木工程結(jié)構(gòu)與其他普通的結(jié)構(gòu)相比，不論是起始的勘察階段，還是整個設(shè)計和施工階段都充滿了不確定性與復(fù)雜性，這種復(fù)雜性使土木工程結(jié)構(gòu)相對處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時有可能會產(chǎn)生嚴(yán)重的問題和損傷，長期可能會引起災(zāi)難性事故，因此，一個結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的開展對我國土木工程現(xiàn)狀來說，很有必要。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是一門新興的學(xué)科，可以判斷出土木工程結(jié)構(gòu)是否存在損失，也可進(jìn)行損傷定位和識別出損傷類型，從而有效預(yù)防災(zāi)難的發(fā)生，保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全。
NO.4
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用情況
國外結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在土木工程上的應(yīng)用情況
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在國外的應(yīng)用時間早、范圍廣。除在跨橋梁等方面的應(yīng)用外，還廣泛地應(yīng)用在新時期的高層建筑等領(lǐng)域。美國在1994年就研制出監(jiān)測公路面的儀器，德國和瑞典都已形成相對完善的理論，適用于永久檢測土木工程結(jié)構(gòu)，讓土木工程結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，取得了領(lǐng)先地位。
國內(nèi)結(jié)構(gòu)健康檢測技術(shù)在土木工程的應(yīng)用情況
我國的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)盡管起步較晚，但進(jìn)步很快，隨著時代的發(fā)展不斷改進(jìn)方式方法。如虎門大橋，作為重要的交通樞紐口，虎門大橋一直是比較特殊的存在，不但地理位置特殊，所處經(jīng)緯帶也是災(zāi)難多發(fā)區(qū)，要全面系統(tǒng)地考慮橋梁的安全問題。相關(guān)部門對此問題也很重視，共同研制出適用于虎門大橋的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的有效實施，使虎門大橋的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、堅實，保證了最基本的安全，繼續(xù)為交通作出貢獻(xiàn)。
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在土木工程上的技術(shù)應(yīng)用
NO.5
紅外熱像監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用
紅外熱像監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用是比較系統(tǒng)的，利用了紅外熱像原理，應(yīng)用紅外熱像技術(shù)去檢測所檢測的工程結(jié)構(gòu)或物體的整體釋放熱線情況，從而形成一張熱像圖，不但能很直接的反應(yīng)出材料的內(nèi)容，還能根據(jù)結(jié)構(gòu)物和結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測出很多缺陷與問題。紅外熱像監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用最大的優(yōu)勢就是可不用直接與被檢測物接觸，在整體技術(shù)上具有較隨意性，無論上下還是左右都能任意應(yīng)用，可對被檢測物進(jìn)行隨時隨地的掃描。紅外熱像監(jiān)測技術(shù)適用于非接觸、范圍廣闊的無損檢測，還有一個重要的特點就是不挑時間，白天和晚上都可以進(jìn)行監(jiān)測，對已有無損檢測技術(shù)的功能和效果具有很好的互補(bǔ)性，這項技術(shù)應(yīng)用上比較自由廣泛，在國外已取得了很大的成就。目前，紅外熱像監(jiān)測技術(shù)在我國的應(yīng)用還處于起步階段，尚未取得太多好的研究成果，也一直在摸索中。但這項技術(shù)的應(yīng)用卻在一直穩(wěn)步前進(jìn)，有非常大的前景。
NO.6
電阻應(yīng)變片法應(yīng)用
電阻應(yīng)變片法的應(yīng)用也是在近些年興起的一種監(jiān)測方式，這種方式相對比紅外熱像監(jiān)測技術(shù)來說還有一定的局限性，但其自身還存在很大的優(yōu)勢的。如電阻應(yīng)變片法適用于短期監(jiān)測，價格也很低廉，能在很大程度上節(jié)省成本，保證財務(wù)預(yù)算，使用方法也比較簡單，容易操作。我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，科技也在日益更新，這種電阻應(yīng)變片法不斷的應(yīng)用就更加寬泛，優(yōu)點和長處也能得到更好地發(fā)揮。相信在日后的應(yīng)用中會更加堅實，應(yīng)用策略的使用也會更加方便。
NO.7
超聲檢測法應(yīng)用
超聲檢測法的應(yīng)用歷時已久，早在20世紀(jì)60年代，國外的科學(xué)家就已能在混凝土中應(yīng)用這種超聲檢測法，也是超聲檢測法的開創(chuàng)者。其運(yùn)行原理是通過超聲波監(jiān)測儀的波形去顯示形狀及頻率為25赫茲的聲波轉(zhuǎn)換器。來探測和分析超聲波在結(jié)構(gòu)中的傳播具體形勢，如傳播速度、頻率、接受信號程度等，并將探測到的這些數(shù)據(jù)有機(jī)地整合一起，觀察其規(guī)律和變化，最終形成判斷，即混凝土的具體缺陷。我國根據(jù)自身特點，對超聲法進(jìn)行了創(chuàng)新，讓超聲法可以穿透較遠(yuǎn)的距離，且非常安全方便。不過這種方法就目前而言還有一定的局限性，限制了檢測的距離和范圍，且檢測結(jié)果不夠直觀，要進(jìn)行許多超聲檢測后才能去判斷，可能會影響檢測的結(jié)果，因此，我國應(yīng)更加注重這方面的完善與改革。
NO.8
云紋法的應(yīng)用
云紋法也是近年來新興起的一種結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，整體運(yùn)行的過程比較復(fù)雜，但卻能得到較為完整的結(jié)論。云紋法和陰影云紋法是可以運(yùn)用在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)上的關(guān)于土木工程的兩種主要方法，不過應(yīng)用條件較為苛刻，要從技術(shù)的角度加以完善，找到更好的方向與內(nèi)涵，讓云紋法的應(yīng)用條件有所改善，保證日后對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測具有價值。
NO.9
振動法應(yīng)用
振動在力學(xué)中是常見現(xiàn)象，各國學(xué)者已能形成一套完善的振動理論，應(yīng)用于實際中。同時，土木工程上的振動也是最普遍的現(xiàn)象之一，學(xué)者積極運(yùn)用土木工程振動理論，振動法作為基本方法的土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)也隨之出現(xiàn)。振動法利用了振動測量傳感器陣列獲取信號后，對收集到的信息進(jìn)行測量和分析，以便作比較，對比損傷參數(shù)和未損傷參數(shù)的差異，評估該結(jié)構(gòu)目前的狀態(tài)。振動法的內(nèi)容十分廣泛，相信在日后的應(yīng)用過程中，一定會取得更多理論和實際上的成果。
除以上方法，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用還有X射線法和經(jīng)驗判斷法等方法，這些應(yīng)用方法都會對土木工程的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)不斷創(chuàng)新起到積極促進(jìn)作用。
土木工程的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是一門新興產(chǎn)業(yè)，在我國的研究和發(fā)展還處于起步的階段，在很多的研究方式上還存在問題。因此，在日后的發(fā)展過程中，對土木工程的結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)要更加完善，與時俱進(jìn)，根據(jù)不同問題提出不同的解決辦法，并選擇最優(yōu)的一種，來保證土木工程的堅固與穩(wěn)定。土木工程對人類的生存和發(fā)展起著重要作用，保證土木工程的安全，就是保證人民的生命財產(chǎn)安全，因此，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在土木工程上的應(yīng)用就更顯得的無比重要，保證土木工程的長期、穩(wěn)定發(fā)展
