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1、代写土木工程论文最好的网站土木工程结构健康监测研究进展摘要:阐述了实施土木工程结构健康监测的必要性和迫切性,介绍了结构健康监测系统的概念、组成及其应用,信号采集与处理以及损伤检测的方法和研究现状,重点讨论了神经网络法在损伤诊断中的应用。介绍了利用小波神经网络和概率神经网络等新型网络的损伤诊断方法,最后指出了需要进一步研究的重点和难点问题。关键词:结构的健康监测,信号采集与处理,损伤诊断与检测State-of-the-ArtRevieplementstructuralhealthmonitoringincivilenginee
2、ringarein-troduced.Theconcepts,structuresandapplicationsofthestructuralhealthmonitoringsystemareillus-trated.Themethodsandcurrentresearchofsignalcollection,transactionandthedamagedetectionarediscussed.Theartificialneuralagediagnosis,includingonitor-ing,简称SHM)指利用现场的
3、无损传感技术,通过包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到检测结构损伤或退化的目的[1]。健康监测的过程包括:通过一系列传感器得到系统定时取样的动力响应测量值,从这些测量值中抽取对损伤敏感的特征因子,并对这些特征因子进行统计分析,从而获得结构当前的健康状况。对于长期的健康监测,系统得到的是关于结构在其运行环境中老化和退化所导致的完成预期功能变化的适时信息[2]。结构的健康监测技术是要发展一种最小人工干预的结构健康的在线实时连续监测、检查与损伤探测的自动化系统,能够通过局域网络或远程中心,自动地报告结构状态。它与传统的无损检测
4、技术(NondestructiveEvaluation,简称NDE)不同,通常NDE技术运用直接测量确定结构的物理状态,无需历史记录数据,诊断结果很大程度取决于测量设备的分辨率和精度。而SHM技术是根据结构在同一位置上不同时间的测量结果的变化来识别结构的状态,因此历史数据至关重要。识别的精度强烈依赖于传感器和解释算法[3]。可以说,健康监测有可能将目前广泛采用的离线、静态、被动的损伤检测,转变为在线、动态、实时的监测与控制,这将导致工程结构安全监控、减灾防灾领域的一场革命。显然结构健康监测技术是一个跨学科的综合性技术,它包括
5、工程结构、动力学、信号处理、传感技术、通讯技术、材料学、模式识别等多方面的知识。1.2 健康监测系统的组成健康监测系统应包括下列几部分:(1)传感系统。用于将待测物理量转变为电信号。(2)数据采集和处理系统。一般安装于待测结构中,采集传感系统的数据并进行初步处理。(3)通讯系统。将采集并处理过的数据传输到监控中心。(4)监控中心和报警设备。利用具备诊断功能的软硬件对接收到的数据进行诊断,判断损伤的发生、位置、程度,对结构健康状况做出评估,如发现异常,发出报警信息[4]。1.3 工程应用健康监测系统监测结构性能,检测结构损伤,
6、评价和诊断结构健康状况并做出相应的维护决策,是一种可靠、有效、经济的监测方法,结构的安全性和功能性将大大提高。由于SHM系统成本高,在土木工程结构中主要应用于大型桥梁,但在一些经济发达地区,如美国[5]、加拿大[6]、日本[7]、德国[8]等,健康监测系统的应用已经扩展到高层建筑、大型复杂结构、重要历史建筑的监测。SHM系统在我国,目前主要在一些重要的大跨桥上使用,如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥、上海徐浦大桥以及江阴长江大桥等[9,10]。此外,在大坝安全综合评判与决策的研究和应用方面,吴中如、顾冲时、杨杰等提出并开
7、发了建立在一机四库(推理机、数据库、知识库、方法库和图库)基础上的大坝安全综合评价专家系统,应用模式识别和模糊评判,通过综合推理机,对四库进行综合调用,将定量分析和定性分析结合起来,实现对大坝安全状态的在线实时分析和综合评价。此系统已应用于丹江口、古田溪三级大坝和龙羊峡大坝的安全分析[11,12]。2 信号的采集和处理结构的征状是由采集信号分析获得的,因此信号采集技术是结构损伤识别的前提。信号采集技术包括信号的采集和放大,传感器的类型、安装位置、数量以及数据的获取、存储等。此外还应考虑采集数据的时间间隔,数据的标准化问题,测
8、量过程的不确定性以及数据的净化问题。由于被检测结构的庞大和复杂,传感器的类型和数目相当多,如何确定传感器的最优布置点是研究的热点。目前采用的方法主要有:模态动能法(MKE)[13],有效独立法(EI法)[14],Guyan模型缩减法[15],奇异值分解法以及基于遗传算法(GA)的优化方法等
