土木工程中结构损伤检测方法简述

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1、土木工程中结构损伤检测方法简述　　摘要：本文首先就结构损伤检测的意义、必要性及迫切性做了简单叙述，介绍了结构损伤检测系统的流程，然后详细介绍了常用的结构损伤检测方法，即神经网络方法应用到结构损伤检测中的适应性，最后阐述了结构损伤检测领域还需要进一步研究的重点和难点问题。关键词：结构损伤检测结构健康诊断/监测神经网络Bp网络概率神经网络中图分类号：TU318文献标识码：A0引言随着土木工程事故的频繁发生，工程质量的好坏引起了人们的日益重视。工程结构中存在着表面的某种破损或缺陷，这些事肉眼可见的。但建筑材料

2、由于荷载和环境的作用而使结构内部受到不同程度的损伤，这类损伤与缺陷是人们肉眼看不到的。结构的缺陷与损伤严重地降低了结构的安全性、适用性和耐久性，因此迫切需要对它们进行健康诊断进而更好地对它们进行维修、加固、管理和使用。750年来，我国土木工程结构的健康监测经历了从无到有、从单项到全面、从局部构件到整体结构的发展过程，特别是最近20多年，结构损伤检测技术逐步形成了一门较为完整的新兴边缘综合工程学科，并得到快速的发展，其应用对象已从开始阶段的单层的破旧民居扩展到建设工程中的各类结构。结构健康诊断技术是保证结

3、构安全的基本措施之一，它能对结构损伤的发展做出早期预报，对出现损伤的原因做出判断，提出对策建议，避免或减少事故的发生。如今，土木工程结构的健康诊断与防治在国民经济建设中所占的比重越来越高，相应的技术研究和应用开发也成为一个重要方向，各国土木工程领域的研究开发重点已逐步转向这一领域，我国的科技工作者与工程领域也开始广泛关注这方面的研究。结构健康监测的发展与应用对于提高建设工程的质量起到了积极的作用，在节省国家与企业的资金、保障企业生产安全和人民生命财产的安全方面也起到了一定的作用，因此对结构损伤检测方法的

4、研究是有一定的现实意义的。1.结构损伤检测[1]土木工程结构的健康监测和损伤检测技术是一门新兴的科学技术，目前正处于蓬勃的发展之中。虽然这种技术已被广泛应用于航空、航天精密机械等领域之中，但是在土木工程领域的研究还处于起步阶段，绝大多数研究还仅仅局限于实验阶段。虽然国内外已有一些桥梁、建筑已经开始现场监测工作，但是整个研究工作和技术的成熟还有待时日。7对结构进行损伤（或故障）检测、诊断与评估师一个运用数学模型建立并描述物理系统的过程，对于遭受不同程度破坏的结构，其本身的某些特性往往发生变化。为了鉴定这些

5、变化对结构的影响程度，常进行一系列的模拟实验，测定相关的荷载、位移、应变及加速度等，从材料性能如强度、刚度和动力特征（如振动频率和阻尼比）方面对结构做出评估。理想的结构健康监测与损伤识别技术应能在结构损伤出现的较早时期发现损伤，在传感器精度允许的情况下确定损伤的位置，估计损伤的程度，并预测出结构的剩余有效寿命。理想的损伤识别方法应该具备的另一重要性能是，能够分区分结构建模误差引起的偏差与结构损伤引起的偏差间的区别。尽管近几年出现了一些运用较为成功的整体监测/检测技术，但对于如何从量测得到的信息来解释结构

6、的安全状态及损伤情况，却远未建立起完善的科学理论，对复杂结构的整体检测仍然是土木工程领域面临的一大挑战。结构健康监测系统应包括下列几部分：传感系统、数据采集和处理系统、通讯系统、监控中心和报警设备。2.结构损伤检测方法[2]-【4】结构损伤检测的分类方法有许多，从结构承受的荷载来分，结构检测方法分为静力检测方法和动力检测方法；从损伤方法对结构是否产生损坏，结构检测方法可以分为有损检测和无损检测；从检测方法的智能化程度来分，分为传统损伤检测方法和基于计算智能损伤检测方法。（1）动力损伤检测方法分类7由于动

7、力损伤检测方法对结构物无损害，且检测经济、快速而得到了土木工程界的青睐和重视。一般来说，动力损伤检测方法按照识别区域可以分为时域法和频域法；从研究和应用的角度可以分为模型修正法和指纹分析法。（2）其他无损检测方法除动力损伤检测法之外，还有许多无损伤检测法，如目测法、光谱法（OpticalRadiography）、超声波法、声发射法、雷达法、激光全息检测法、我留法（EddyCurrent）、微波法、热力法等。（3）智能检测方法九十年代初，随着微型计算机的发展和广泛应用，计算智能（在20世纪90年代中期被提

8、出）在损伤检测领域逐渐得到了广大研究人员的重视。计算智能在损伤检测领域的研究方向主要有专家系统、神经网络、模糊理论、遗传算法等。本文主要介绍神经网络及其在损伤检测中的应用。3.神经网络在损伤检测中的应用[3][4]7神经网络应用于结构损伤检测中去是近些年来十分活跃的应用领域之一。由于神经网络资深所具有的功能和其信息处理的特点，在满足结构损伤识别算法所要求的实时性、及时性和稳健性等方面，比基于模型的各种方法、传统的模式识别方法和专家系统方法等