土木工程結(jié)構(gòu)性能監(jiān)測系統(tǒng)損傷識別方法

1、土木工程結(jié)構(gòu)性能監(jiān)測系統(tǒng)損傷識別方法 近些年來，我國國內(nèi)外的學(xué)者通過建立數(shù)學(xué)模型以及對數(shù)值舉行模擬等對結(jié)構(gòu)性能舉行相關(guān)的研究，并取得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。同時(shí)，基于結(jié)構(gòu)特性，如何提高結(jié)構(gòu)損傷特性以及牢靠性，使其為結(jié)構(gòu)損傷以及修葺做出正確推斷是接下來結(jié)構(gòu)工程的工作重點(diǎn)。要想解決這一問題應(yīng)當(dāng)將工作重點(diǎn)放在如何對受損結(jié)構(gòu)做出精確的識別和推斷，并對有可能消失的損傷特性舉行分析，對損傷結(jié)構(gòu)的牢靠度舉行評估。社會(huì)的不斷長進(jìn)以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的融入，使得土木工程的性能檢測以及損傷機(jī)制上裸露出越來越多的問題，筆者接下來將對這些問題舉行闡述和說明。 1.土木工程結(jié)構(gòu)的損傷識別方法 （1）局部檢測方法常見的局部檢測方法

2、有目測法以及染色法等，這些技術(shù)和方法在應(yīng)用之前首先需要對結(jié)構(gòu)損傷處的區(qū)域舉行大致的了解，以及確保機(jī)制能夠精確達(dá)到損傷位置，對一些大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不宜使用此方法。 （2）整體檢測方法整體檢測方法是指采用損傷前后的結(jié)構(gòu)參數(shù)來對特征舉行調(diào)整和推斷，通常將整體性檢測方法分成以下幾類：1）動(dòng)力指紋法動(dòng)力指紋方法是指通過動(dòng)力測試來獲得結(jié)構(gòu)特性的定向信息以及對動(dòng)力做出響應(yīng)，在這當(dāng)中衍生出來的物理量叫動(dòng)力指紋。通過動(dòng)力指紋法可以對轉(zhuǎn)變量舉行準(zhǔn)時(shí)的分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對評估結(jié)構(gòu)分析。在工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷時(shí)，會(huì)引起響應(yīng)機(jī)構(gòu)發(fā)生響應(yīng)的變化，因此可以通過指紋動(dòng)力來反應(yīng)結(jié)構(gòu)損傷的變化。換句換說，這些動(dòng)力指紋是結(jié)構(gòu)損傷的直觀表示，

3、可以通過動(dòng)力指紋的變化來對結(jié)構(gòu)損傷舉行診斷。2）模型修正方法這一方法依據(jù)的原理是通過動(dòng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來對條件舉行優(yōu)化，以及對結(jié)構(gòu)模型的剛度舉行收拾和羅列，通過收集結(jié)構(gòu)剛度的數(shù)據(jù)舉行對采納損傷部位的精確定位。常用此方法來處理子結(jié)構(gòu)，具有較廣的應(yīng)用范圍。3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法這種方法是通過模擬人腦神經(jīng)來實(shí)現(xiàn)的，是通過單元中相互銜接的結(jié)構(gòu)單元來依據(jù)銜接權(quán)限獵取信息的一種銜接方式。此方法具有較高的容錯(cuò)率，因此經(jīng)常使用在計(jì)算、記憶以及智能識別的系統(tǒng)中，具有較好的應(yīng)用前景。4）遺傳算法這種方法是按照隨機(jī)產(chǎn)生的一組解來隨機(jī)綻開搜尋，此方法主要是借助染色體的適用性來對其舉行評價(jià)，隨機(jī)選取種群中任何一個(gè)自立個(gè)體綻開求解，即

4、為“染色體”。此方法可以實(shí)現(xiàn)對染色體的適應(yīng)性舉行篩選，其中適應(yīng)性強(qiáng)的染色體能夠進(jìn)入到下一代中，通過迭代的交錯(cuò)、結(jié)合，染色體實(shí)現(xiàn)不斷的優(yōu)化。因此將這一方法應(yīng)用到結(jié)構(gòu)的損傷識別中，可以在已知信息的條件下，快速對損傷的位置舉行精確推斷，在推斷的過程中即使消失部分信息走失，也不會(huì)對終于的求解產(chǎn)生影響。 2.國內(nèi)外損傷識別與診斷方法現(xiàn)狀 結(jié)構(gòu)損傷識別機(jī)制出生之初是在機(jī)械領(lǐng)域。在最初之時(shí)，主要是通過連桿以及齒輪等大型機(jī)械來認(rèn)識結(jié)構(gòu)的故障并舉行推斷。在20世紀(jì)60年月，出生了無損檢測技術(shù)，到了80年月后期，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及信息技術(shù)的進(jìn)展大大促進(jìn)了結(jié)構(gòu)無損技術(shù)的進(jìn)展，特殊是在土木工程中。但是因?yàn)樵缙诮ㄔ煳锵?/p>

5、失的損傷率較低，可能危害程度沒有工程項(xiàng)目那么高，因此損傷技術(shù)的進(jìn)展相對緩慢，而且大多數(shù)還屬于牢靠性評估。進(jìn)入20世紀(jì)以來，無損技術(shù)獲得了較大的進(jìn)展，并制定了相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來約束其進(jìn)展，綜合評價(jià)的提出訪得結(jié)構(gòu)損傷機(jī)制朝著越發(fā)智能化的方向進(jìn)展。我國的土木工程損傷識別技術(shù)起步較晚，主要在20世紀(jì)70年月之后才開頭逐步結(jié)合牢靠性評估和平安鑒定工作舉行進(jìn)展。 3.土木結(jié)構(gòu)損傷識別中存在的主要問題 （1）結(jié)構(gòu)模型消失了誤差目前，人們對土木工程在結(jié)構(gòu)損傷的相關(guān)預(yù)報(bào)都是在一定的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)的。在規(guī)定的條件下，將客觀的系統(tǒng)抽象為詳細(xì)的具有一定模型參數(shù)和形式的數(shù)學(xué)模型。但是在舉行模型化的過程中，特殊是在一些大型

6、的土木工程系統(tǒng)中，自身的復(fù)雜性提高了處理過程的隨機(jī)性，也就提高了結(jié)構(gòu)過程中的誤差率。因此在處理過程中務(wù)必要引入一些結(jié)構(gòu)鏈接以及邊界條件舉行假設(shè)和設(shè)定，因此結(jié)構(gòu)模型不能精確反映出結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的一些問題，特殊是一些細(xì)節(jié)問題，這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模型自身消失較多的不決定性。隨著新理論和新模型的提出，土木工程建設(shè)過程中需要不斷提升性能，提高自身的準(zhǔn)確度，這也是對結(jié)構(gòu)識別方法舉行改進(jìn)的主要目的。在土木工程結(jié)構(gòu)模型建立的過程中因?yàn)榇嬖谡`差，倘若不準(zhǔn)時(shí)對誤差舉行精確分析，可能會(huì)導(dǎo)致消失結(jié)構(gòu)損傷方面的問題，因此如何處理好結(jié)構(gòu)模型消失的誤差是土木工程結(jié)構(gòu)損傷識別接下來的工作重心。 （2）實(shí)測數(shù)據(jù)的不完整性在土木損傷識別

7、中存在的主要問題也是實(shí)測數(shù)據(jù)的不完整性。目前，許多的土木結(jié)構(gòu)損傷的識別方法在設(shè)定結(jié)構(gòu)模型上具有相同的自由度。然而因?yàn)闂l件的限制，可能會(huì)存在數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)不完整性。實(shí)測數(shù)據(jù)的不完整會(huì)使結(jié)構(gòu)傳感器只是安裝在一些惹眼的位置上，傳感器在一些特別部位上較為稀疏。同時(shí)因?yàn)閷?shí)測數(shù)據(jù)的不完整可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷的數(shù)據(jù)不完整。因此，如何解決實(shí)測數(shù)據(jù)的不完整度是解決結(jié)構(gòu)損傷識別的主要問題。 （3）實(shí)測數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理過程中，可能會(huì)由于電子信息的隨機(jī)處理誤差導(dǎo)致傳感器在信息的傳遞上存在一定的質(zhì)量問題，導(dǎo)致信號的處理和識別的終于結(jié)果可能不精確。這些都可以認(rèn)為是實(shí)際測試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確導(dǎo)致的。因此在對土木結(jié)構(gòu)舉行

8、損傷識別的過程中，需要進(jìn)一步提高檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，避開不須要的誤差。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)測自由度和模型自由度盡可能匹配，可以實(shí)行模型縮聚和模態(tài)擴(kuò)展的方法來盡可能地削減誤差。另外，結(jié)構(gòu)特性發(fā)生轉(zhuǎn)變也可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，但是這一因果關(guān)系經(jīng)常被數(shù)據(jù)誤差覆蓋，人們往往錯(cuò)誤地以為是數(shù)據(jù)誤差導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，而忽略了結(jié)構(gòu)特性這一因素。因此檢測系統(tǒng)也就無法順當(dāng)?shù)赝瓿勺R別。但是在土木結(jié)構(gòu)舉行損傷識別的過程中，有些因素是不能避開的，這是無法順當(dāng)消退損傷的緣由。因此，這些因素也是制約結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)展的主要緣由。結(jié)束語綜上所述，相關(guān)部門和相關(guān)工作人員在實(shí)際工作過程中需要不斷加強(qiáng)對土木工程結(jié)構(gòu)性能檢測系統(tǒng)的構(gòu)建以及加強(qiáng)對損傷識別方法的研究，從而達(dá)到提高