土木工程结构健康监测方法的发展状况分析

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1、土木工程结构健康监测方法分析［扌商要］:土木工程是随着人类社会的发展而诞生的，经过漫长的历史演变过程，无数经验的积累，使得土木工程的具有实践性、社会性以及综合性。土木工程涉及范围极为广阔。通过介绍了土木工程结构健康监测的概念设计、组成、重要性及其在工程中的应用；并对各种结构损伤检测方法进行了介绍和评述，从而得出土木工程健康监测势在必行。［关键词］:结构健康监测组成概念目前研究现状存在问题应用展望重要性目录1・结构健康监测的概述31.1・土木工程结构长期健康监测系统的概念31・2•土木工程结构长期健康监测系统的组成31.结构

2、损伤检测基本方法和目前研究现状42.1.局咅B检狐！J方》去42.2.整体检测方法53.土木工程结构长期健康监测系统的重要性64・土木工程结构健康监测在工程中的应用和展74.1.土木工程结构健康监测在工程中的应用74.2•土木工程结构健康监测在工程中的展望7结论8致谢语8［参考文献］8引言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技术(NondestructiveEvaluation,简称NDE)不同

3、，通常NDE技术运用直接测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。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。结健康监测指利用现场的无损传感技术和结构系统的特性分析包括结构的响应，以达到检测结构损伤或退化的一些变化图。土木工程结构的健康监测已

4、经成为土木工程学科研究和发展的一个重要领域。1•结构健康监测的概述1・1・土木工程结构长期健康监测系统的概念结构健康监测(StructureHealthMonitoring,简称SHM)技术是用探测到的响应，结合系统的特性分析，来评价结构损伤的严重性以及定位损伤位置。其基木思想是通过测量结构在超常荷载前后的响应来推断结构特性的变化，进而探测和评价结构的损伤；或者通过持续监测来发现结构的长期退化。有人将结构健康监测定义为“用最少的人力来实现对结构自动、连续的监测和观察。”结构健康监测可适用于所有种类的结构。对于土木工程结构，

5、SHM系统可监测结构在地震或者爆炸下的损伤，或者监测结构在周围环境以及人的活动下的长期损伤。1.2•土木工程结构长期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)数据釆集和处理系统。一般安装于待测结构中，釆集传感系统的数据并进行初步处理。(3)通讯系统。将釆集并处理过的数据传输到监控中心。(1)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，判断损伤的发牛、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。1.结构损伤检测基本方法和目前研

6、究现状结构健康监测技术最早起源于航空航天领域，最初的目的主要是进行结构的载荷监测。随着结构设计的日益大型化、复杂化和智能化的发展，结构健康监测的内容逐渐丰富起来，不再是单纯的载荷监测，而是向结构损伤检测、损伤定位、结构寿命预测等方面发展。在土木工程领域，结构健康监测20世纪80年代提出，最初主要在桥梁健康监测方面发展得比较快。从20世纪90年代中后期至今，世界各国的土木工程师针对建筑结构的健康监测开展了大量的研究。构健康监测的关键问题是监测系统的实现和损伤位置、程度的确定,这是结构健康监测与诊断的核心，也是难点。损伤检测技

7、术可分为局部法和整体法。局部法依靠无损检测技术(NDE)对特定构件进行精确的检测、查找，描绘缺陷的部位;而整体法试图评价整体结构的状态，可以间断或连续的评价结构的健康,确定损伤存在的可疑区域。在大型土木工程结构的健康监测中多综合利用局部法和整体法。理想的损伤识别方法应具备的一个重要特性是，能够区分结构建模误差引起的偏差与结构损伤引起的偏羌。真止的健康监测系统必须具备自动识别损伤的能力，对于如何自动的从量测信息来解释结构健康状况,还未建立起完善的科学理论，对复杂结构的整体检测仍是土木工程领域的一人挑战。2.1.局部检测方法局

8、部NDE技术主要包括冃测法、染色法、发射光谱法、回弹法、声发射法、渗漏试验法、射线法、脉冲冋波法、磁粒子法、磁扰动法、涡流法等等。绝大多数技术成功地应用于检查一定部件的裂缝位置、焊接缺陷、腐蚀磨损、松弛或失稳等，实际检测中经常几种技术联合使用来评价结构状态。以下介绍儿种常用的NDE技术声发射法(乂称应力