試論智能橋梁結(jié)構(gòu)的健康檢測

1、試論智能橋梁結(jié)構(gòu)的健康檢測隨著檢測技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的進一步深化，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)正朝著智能化進展。智能橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究，符合人們肦望通過快速進展中的工程檢測、通訊、控制與計算機技術(shù)，對采用新技術(shù)、新材料、新工藝的新型橋梁結(jié)構(gòu)實施檢測和指導(dǎo)養(yǎng)護管理的目的。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的測試數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)與指令的遠程傳輸、數(shù)據(jù)儲存與處理、結(jié)構(gòu)平安狀態(tài)的評估與預(yù)警等。這些齊全的功能特性，使得橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測不僅僅能夠?qū)蛄航Y(jié)構(gòu)的平安狀態(tài)舉行監(jiān)控與評估，它還可能成為橋梁結(jié)構(gòu)研究的真切實驗室，即通過其在橋梁運營中所獲得的結(jié)構(gòu)及環(huán)境

2、信息，不僅為橋梁維護、修理與管理決策供應(yīng)依據(jù)和指導(dǎo)，還為橋梁的理論研究與實驗、供應(yīng)最真切的第一手信息，獲得實際橋梁結(jié)構(gòu)全面的動、靜力性能，加深人們對橋梁在各種交通條件和自然環(huán)境下的真切行為的理解，從而驗證大橋的理論模型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算假定，指導(dǎo)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、施工工藝與相應(yīng)的規(guī)范標準等的改進。因此橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究和進展，不僅對橋梁建設(shè)、管理具有現(xiàn)實意義，而且更將可能對橋梁設(shè)計與研究、特殊是未來實現(xiàn)智能大路、鐵路系統(tǒng)等產(chǎn)生深遠的影響。智能橋梁結(jié)構(gòu)概述智能橋梁結(jié)構(gòu)的含義智能橋梁結(jié)構(gòu)是指將智能材料嵌入橋梁結(jié)構(gòu)中，能使橋梁結(jié)構(gòu)感知和處理信息，并執(zhí)行處理結(jié)果，使橋梁結(jié)構(gòu)具有自監(jiān)測、自診斷、自適應(yīng)

3、和自修復(fù)等仿生功能，確保橋梁結(jié)構(gòu)在外部環(huán)境和車輛荷載的作用下平安牢靠。2.、智能橋梁結(jié)構(gòu)的特點(1)具有感知與驅(qū)動性能的材料經(jīng)過復(fù)合和仿生設(shè)計形成傳感器與驅(qū)動器，并布設(shè)于橋梁結(jié)構(gòu)中;(2)對智能感知材料、驅(qū)動材料和智能器件舉行集成，形成類似于生物體的智能結(jié)構(gòu);(3)以處理和控制為中心，對感知的信息舉行處理，產(chǎn)生決策，控制驅(qū)動材料去執(zhí)行。綜上所述，智能橋梁結(jié)構(gòu)就是把目前廣泛使用的離線、被動、靜態(tài)的檢測變?yōu)樵诰€、動態(tài)和實時的監(jiān)測，并按照感知信息去分析、推斷，控制驅(qū)動器，使橋梁結(jié)構(gòu)的各方面性能得到改善，這是減災(zāi)防災(zāi)的思路產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，是實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計思想的一場革命。二、我國智能橋梁結(jié)構(gòu)健康檢測方法

4、橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測就是要進展一種最小人工干預(yù)的在線、實時、繼續(xù)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、檢查與平安評估系統(tǒng)，是按照結(jié)構(gòu)在同一位置上不同的測量結(jié)果的變化來識別結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，它與傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)不同，通常傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)是直接測量結(jié)構(gòu)的物理狀態(tài)，無需結(jié)構(gòu)的歷史狀態(tài)，診斷結(jié)果很大程度上依賴測量設(shè)備的辨別率和精度，而橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是在同一位置上不同時光的測量結(jié)構(gòu)的變化來識別結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，因此歷史數(shù)據(jù)至關(guān)重要，識別的精度劇烈依靠于傳感器和解釋算法。正是因為橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的上述特點，因此，要求橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測評估目標是按照獲得的大量信息，科學(xué)地、客觀地評價結(jié)構(gòu)的平安性、耐久性和正常使用性，以給橋梁的管理和維護供應(yīng)

5、依據(jù)，為了實現(xiàn)這一目標，務(wù)必用監(jiān)測到的環(huán)境信息與結(jié)構(gòu)反應(yīng)對大橋的結(jié)構(gòu)狀態(tài)舉行識別和評價，即利用測得的大橋結(jié)構(gòu)特性，如應(yīng)變、位移、加速度等，對橋梁結(jié)構(gòu)健康情況舉行評估。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)作為一門多學(xué)科交錯的綜合體系，其理論掩蓋到多門學(xué)科的綜合體系，從國內(nèi)外的研究來看，目前普遍采用的集系統(tǒng)識別、振動理論、振動測試技術(shù)、信號采集分析的實驗?zāi)B(tài)分析方法整體法，山于橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積浩大、材料的不勻稱、冗余度大等特點，難以決定損傷是否發(fā)生、損傷的位置和損傷程度等問題。隨著現(xiàn)代傳感和通信技術(shù)的進展，傳感器越來越廉價和有用，把傳感器布設(shè)在橋梁結(jié)構(gòu)的各個最不利位置成為可能，從而為橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測的局部法增強了新

6、的活力。橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測的局部法，就是把測試傳感器布置在結(jié)構(gòu)最不利構(gòu)件上，按照測試值和結(jié)構(gòu)平安評價指標舉行比較完成橋梁結(jié)構(gòu)的平安性推斷。因此這個平安評價指標的設(shè)定就顯得十分重要，倘若把平安評價指標取為規(guī)范值，測試值往往遠遠小于平安評價指標，對實際橋梁結(jié)構(gòu)平安預(yù)警沒有意義;倘若采用大型橋梁結(jié)構(gòu)有限元程序舉行計算，就務(wù)必知道作用在結(jié)構(gòu)上的荷載和環(huán)境參數(shù)(如溫度、濕度等)，雖然我們能用有限元程序計算出荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，但是，橋梁結(jié)構(gòu)的影響涉及到溫度在囫圇橋梁結(jié)構(gòu)上的分布狀況，倘若要通過理論計算得到結(jié)構(gòu)的變形，那么首先務(wù)必搞清溫度在全結(jié)構(gòu)上的分布和在詳細每一個截面上的分布情況，事實上，橋梁結(jié)構(gòu)在24小時之內(nèi)溫度的分布是動態(tài)的、持續(xù)變化的，且結(jié)構(gòu)變形常常不是對稱的，山此要搞清溫度在全結(jié)構(gòu)上的分布和在每一個截面上的詳細分布近乎不行能，這種溫度與變形和應(yīng)變的復(fù)雜關(guān)系往往無法用理論計算來準確給出。如何建立溫度值和橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)的關(guān)系模型，建立橋梁平安評價指標就顯得十分重要了，我們知道人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一門嶄新的信息處理學(xué)科，是一個高度復(fù)雜的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，它具有大規(guī)模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應(yīng)