结构健康监测综述.doc

《结构健康监测综述.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、.word格式,结构健康监测综述摘要：本文详细阐述了结构健康监测的基本概念和系统组成，并对其应用进行了叙述，且简单论述了现阶段结构健康监测的研究状况。最后提出了结构健康监测的前景。关键词：损伤监测；信号采集；信号处理；结构监测；结构损伤引言土木工程结构在长期使用过程中会因各种自然及人为因素的作用而不可避免地发生损伤。结构损伤可以定义为结构整体或其某些部分在材料和几何性能上的变化，如结构在刚度、强度、边界及连接条件等方面的蜕变或下降，从而影响结构体系未来的使用性能。地震、飓风等突发性自然灾害在很短时间内就会对土木结构造成比较严重的损伤；一些人为因素，如恐怖爆炸袭击等破坏性行为

2、也会严重影响结构的安全性和使用功能。上述的损伤属于突发性损伤，在短期内就能导致结构丧失使用功能，甚至危及结构安全。此外，结构在长期使用过程中，由于环境变化和构件退化疲劳锈蚀等因素作用也将产生一定程度的损伤，这些属于累积性损伤，具有缓慢积累的性质，同样会影响结构的安全和使用。近年来，自然灾害对重要结构的损伤和破坏屡见不鲜，引起人们的密切关注。目前我国土木工程事故频繁发生，如桥梁的突然折断、建筑骤然倒塌等，造成了重大的人员伤亡和财产损失，已经引起人们对于重大工程安全性的关心和重视。当大型结构发生突发性损伤时，如果能够及时做出判断和警报，采取应急处理措施，可以防止损伤进一步发展和

3、引发其它事故；对于长期在役的重要结构，如果能够定期对其累积损伤的程度做出正确评估，就可以充分掌握结构的工作状态，确保结构的安全。在此工程背景下，结构健康监测应运而生，并成为土木工程学科发展的一个重要领域。结构健康监测是通过对结构的物理力学性能进行无损监测，实时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进行诊断，对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，为结构在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号，为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。结构健康监测技术是一个多领域跨学科的综合性技术，它涉及土木工程、动力学、材料学、传感技术、测试技术、信号分析、计

4、算机技术、网络通讯通信技术、模式识别等多个研究方向。,专业.专注..word格式,结构的健康监测由于应用了有限元模型技术、结构损伤识别理论、智能化的传感系统和信号处理技术等，具有重大的经济价值和科研价值:(1)实现实时或实时的损伤检测，对结构出现的损伤进行定性、定位和定量分析，实现防患于未然；(2)对检测出来的损伤进行原因分析，并且提供维修建议等；(3)在新建的结构完工后使用前进行安全验证测试；(4)在结构突发事件之后进行剩余寿命评估等；(5)监测所得的数据和分析结论可以提高设计人员对于大型复杂结构的认识，为以后的设计和建造提供依据。1、结构健康监测概念及系统组成1.1结构

5、健康监测概念结构健康监测(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。其基本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，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。这些信息可以为结构的安全评估提供重要参考，也可以用于结构

6、的维护以及其剩余寿命的评估。1.2结构健康监测系统组成结构健康监测系统主要由4个功能子系统组成并通过网络联系进行工作。这四个子系统是:1)传感器系统:包括加速度计、风速风向仪、位移计、温度计、应变计、信号放大处理器及连接介面等，并将待测物理量转变为电信号；2)信息采集与处理系统:包括信号采集器及相应的数据存储设备等。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)信息通信与传输系统:包括网络操作系统平台、安全监测局域网、与因特网的连接等。将采集并处理过的数据传输到监控中心；,专业.专注..word格式,4)信息分析和监控系统:包括高性能计算机及分析软件。利用具备损伤

7、诊断功能的软硬件分析相应数据，判断损伤的发生、位置和程度，对结构健康状况做出状态评估，若发现异常，发出报警信息。2、结构健康监测的应用随着健康监测技术的发展，越来越多的桥梁和大型结构使用了健康监测系统，对桥梁的安全运行起到了重要作用。在我国，上海徐浦大桥结构状态监测系统包括测量车辆荷载温度、挠度、应变、主梁振动、斜拉索振动六个子系统。香港青马大桥设立的监测系统称之为“风和结构健康监测系统”，包括加速度计、应变计、位移传感器、水平传感器、风速计、温度传感器、车速车载感应系统等各类传感器计774个和数据采集及处理系统。