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摘要:文章針對(duì)土木工程項(xiàng)目的建設(shè)狀況,對(duì)結(jié)構(gòu)損傷診斷方法進(jìn)行研究,旨在通過工程結(jié)構(gòu)損傷診斷方法的明確,保證工程項(xiàng)目的穩(wěn)步進(jìn)行,以實(shí)現(xiàn)土木建筑工程施工的安全性、穩(wěn)定性,為土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷方法的確定提供參考。
關(guān)鍵詞:土木工程;結(jié)構(gòu)損傷;診斷
在土木建筑工程行業(yè)發(fā)展中,通過工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)可以保證建筑在自然災(zāi)害的影響下保持穩(wěn)定、安全的狀態(tài),以滿足人們的居住需求。但是,在當(dāng)前土木工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,存在土木工程結(jié)構(gòu)損傷的問題,這些影響因素若不能及時(shí)解決,就無法保證建筑工程的安全性、穩(wěn)定性。因此,在當(dāng)前土木工程項(xiàng)目施工中,應(yīng)該將土木工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷作為核心。檢測人員應(yīng)該細(xì)化結(jié)構(gòu)損傷內(nèi)容,通過控制需求的綜合分析,保證結(jié)構(gòu)損傷診斷的精確度,將土木工程結(jié)構(gòu)的損傷降到最低狀態(tài),以推動(dòng)土木建筑工程行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。
1土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)概述及結(jié)構(gòu)損傷診斷
1.1土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)概述
通過對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)學(xué)的研究可以發(fā)現(xiàn),其主要內(nèi)容是指共性的結(jié)構(gòu)選型、力學(xué)分析、設(shè)計(jì)理論等。在結(jié)構(gòu)工程學(xué)的項(xiàng)目研究中,會(huì)使用力學(xué)對(duì)建筑物的屋面、橋梁等進(jìn)行荷載作用下的力學(xué)研究,并根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及形變的狀況,進(jìn)行施工控制方案的處理,以保證工程項(xiàng)目處理的安全性、可靠性。
1.2土木工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷目標(biāo)
在土木工程項(xiàng)目施工中,土木工程結(jié)構(gòu)損傷及缺陷是不可避免的。通常狀況下,土木工程結(jié)構(gòu)損傷檢測方法可以分為局部檢測以及整體檢測兩種,其中的局部檢測主要是依靠無損檢測技術(shù)對(duì)特定構(gòu)建進(jìn)行精確的監(jiān)測、查找,以保證結(jié)構(gòu)缺陷查找的有效性。整體性檢測是針對(duì)土木建筑工程的整體狀態(tài),采用間斷或是連續(xù)性的結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià),以提升結(jié)構(gòu)故障檢測的整體效果。通過土木工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷,可以將診斷目標(biāo)分為以下內(nèi)容:(1)確定結(jié)構(gòu)存在的損傷;(2)確定損傷的幾何位置;(3)確定損傷的嚴(yán)重程度;(4)預(yù)測結(jié)構(gòu)的使用壽命。通過這些損傷項(xiàng)目的診斷及分析,可以為土木建筑施工提供針對(duì)性的解決方案,提高土木工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。
1.3土木工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷現(xiàn)狀
結(jié)合當(dāng)前土木工程施工狀況,結(jié)構(gòu)損傷診斷得到了人們的關(guān)注。伴隨當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,通過人工智能以及信息技術(shù)的使用可以提升結(jié)構(gòu)損傷診斷的有效性,滿足當(dāng)前土木工程施工的核心需求。但是,在當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷中,存在著結(jié)構(gòu)損傷診斷技術(shù)不成熟的問題,導(dǎo)致?lián)p傷診斷方案缺乏可靠性,無法滿足當(dāng)前土木工程的安全施工需求。也就是說,在當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷中,其技術(shù)處于初步發(fā)展的階段,為了提升結(jié)構(gòu)損傷的診斷效率,應(yīng)該將損傷診斷作為核心,通過多樣化診斷技術(shù)的運(yùn)用,保證土木建筑工程施工的安全性。
2土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷方法
2.1局部檢測技術(shù)
在土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷中,局部檢測方法通常包括目測法、回彈法以及超聲波技術(shù)等,通過這些局部性檢測技術(shù)的運(yùn)用,可以提高局部建筑結(jié)構(gòu)的診斷效率。但是,對(duì)大型、復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)而言,無法進(jìn)行有效檢測。在局部檢測技術(shù)使用中,其具體的診斷方法包括以下內(nèi)容:(1)目測法。所謂目測法,主要是對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接觀測,當(dāng)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出現(xiàn)裂縫、變形等現(xiàn)象,應(yīng)該確定損傷部位。(2)回彈法。對(duì)于回彈法,主要是在適用回彈儀檢測中,對(duì)混凝土表面硬度進(jìn)行推算,以確定混凝土的強(qiáng)度。在回彈法檢測技術(shù)使用中,可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷診斷的簡便性、靈活性,因此很多土木工程的結(jié)構(gòu)損傷檢測人員會(huì)使用該種方法。需要注意的是,在土木工程結(jié)構(gòu)損傷檢測中,當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土表面與內(nèi)部質(zhì)量存在差異的問題,不能直接采用回彈檢測法,以避免檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。(3)聲發(fā)射技術(shù)。對(duì)于聲發(fā)射技術(shù)而言,主要是在材料或是結(jié)構(gòu)受到外力作用或是內(nèi)力作用的狀況下,微觀結(jié)構(gòu)中的不均勻或是內(nèi)部缺陷會(huì)使應(yīng)力集中,并以彈力波的形式釋放能量。聲發(fā)射技術(shù)作為一種較為常見的物理檢測技術(shù),在檢測中會(huì)使用到儀器探測、記錄等設(shè)備。在聲發(fā)射法使用中,其技術(shù)特點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面:首先,聲發(fā)射技術(shù)作為一種動(dòng)態(tài)性的檢測方法,可以通過能量探索到被檢測的物體;其次,聲發(fā)射對(duì)線性缺陷相對(duì)敏感,穩(wěn)定的缺陷狀況下不會(huì)產(chǎn)生發(fā)射信號(hào);再次,在聲發(fā)射技術(shù)使用中,所提供的活性缺陷會(huì)隨著載荷、時(shí)間以及溫度的變化形成實(shí)時(shí)性的信息,所以該種技術(shù)被廣泛地運(yùn)用在工業(yè)產(chǎn)業(yè)的在線監(jiān)控之中。最后,超聲波。超聲波檢測技術(shù)作為一種機(jī)械波,是在機(jī)械振動(dòng)以及波動(dòng)理論基礎(chǔ)上形成的。將超聲波檢測技術(shù)運(yùn)用在土木工程的結(jié)構(gòu)損傷檢測中,存在著較為明顯的方向性,所以將超聲波檢測技術(shù)運(yùn)用在混凝土之中,可以提升檢測的整體效率[2]。
2.2整體檢測技術(shù)
(1)動(dòng)力指紋檢測技術(shù)。在動(dòng)力指紋識(shí)別法運(yùn)用中,主要是在結(jié)構(gòu)尋找中確定指紋變化,當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生損傷,會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力指紋變化的現(xiàn)象。因此,在動(dòng)力指紋發(fā)檢測中,應(yīng)該注意以下問題:首先,在對(duì)動(dòng)力指紋變化分析中,應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的標(biāo)志性內(nèi)容進(jìn)行分析,針對(duì)診斷結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),進(jìn)行檢測頻率、振型以及功率譜的確定,以全面提升土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷的質(zhì)量。其次,在大型模型以及實(shí)際檢測分析中,應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致的固有頻率進(jìn)行確定。這種檢測存在著一定的敏感性,精確度相對(duì)較弱,當(dāng)檢測中的振型曲線以及應(yīng)變模態(tài)出現(xiàn)振動(dòng)測試變化量級(jí)過小的狀況,就會(huì)影響判斷效果,因此,動(dòng)力指紋發(fā)通常被運(yùn)用在結(jié)構(gòu)損傷較為敏感的結(jié)構(gòu)檢測之中[3]。(2)模型修正技術(shù)。對(duì)模型修正技術(shù)進(jìn)行分析,通過動(dòng)力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定條件約束方案,之后按照修正結(jié)構(gòu)模型確定剛度分布狀態(tài),以得到準(zhǔn)確性的剛度變化信息,實(shí)現(xiàn)各個(gè)建筑結(jié)構(gòu)損傷位置的有效判斷。在模型修正技術(shù)使用中,通過最優(yōu)矩陣修正法、靈敏度矩陣修正技術(shù)的綜合性運(yùn)用,可以提升結(jié)構(gòu)損傷判斷的整體價(jià)值。結(jié)合模型修正技術(shù)在損傷識(shí)別中振動(dòng)現(xiàn)象的分析,發(fā)現(xiàn)存在振動(dòng)測試模態(tài)集不完備、測試自由度不足等問題,若整個(gè)過程中的修正信息不完整,會(huì)影響結(jié)構(gòu)損傷診斷的有效性。因此,在模型修正技術(shù)使用中,為了解決上述問題,應(yīng)該做到以下內(nèi)容:第一,降低有限元模型的自由度,在建筑結(jié)構(gòu)損傷檢測中,當(dāng)使用縮具法進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型修正中,應(yīng)該將不完備的實(shí)測檢測結(jié)果作為重點(diǎn),以保證有限元模型檢測的有效性。第二,在合理劃分子結(jié)構(gòu)以及最優(yōu)測點(diǎn)布設(shè)中,應(yīng)該通過最大信息的獲取保證模型修正技術(shù)使用的合理性。第三,在統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)使用中,應(yīng)該將統(tǒng)計(jì)技術(shù)的研究作為核心,結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)模型的特定參數(shù),對(duì)有限元模型的隨機(jī)特點(diǎn)進(jìn)行分析,或是利用譜密度估計(jì)方法,修正概率密度函數(shù)的表達(dá)及損傷狀態(tài),以提升建筑結(jié)構(gòu)損傷處理的核心價(jià)值。(3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析中,主要是在人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬中客觀分析事物的具體狀況。這種技術(shù)存在著較強(qiáng)的容錯(cuò)性以及擴(kuò)散性價(jià)值,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用,可以更好地解決土木工程結(jié)構(gòu)的損傷以及高噪音現(xiàn)象,完善監(jiān)測結(jié)果。而且,在人工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,需要根據(jù)不同的檢測狀態(tài),進(jìn)行損傷模式結(jié)構(gòu)的確定,實(shí)現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模型修正技術(shù)的融合,滿足土木建筑工程結(jié)構(gòu)損傷問題的處理需求[4]。(4)遺傳算法。土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷中,通過遺傳算法的運(yùn)用,可以針對(duì)原始土木工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),進(jìn)行原始數(shù)據(jù)以及檢測數(shù)據(jù)的參數(shù)對(duì)比,在這種損傷診斷中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷問題,以提升結(jié)構(gòu)損傷診斷的整體效果。而且,在遺傳算法使用中,通過較少數(shù)據(jù)的利用,不需要診斷目標(biāo)數(shù)據(jù)以及函數(shù)的連續(xù)性,也不用對(duì)結(jié)構(gòu)梯度進(jìn)行研究,可以全面提升建筑結(jié)構(gòu)診斷中的抗干擾價(jià)值,為土木建筑工程結(jié)構(gòu)損傷的診斷提供參考[5]。
3土木建筑工程結(jié)構(gòu)損傷診斷的發(fā)展趨勢
3.1確定新的靈敏損傷指標(biāo)
通過對(duì)土木建筑工程損傷問題的分析,為了提升損傷狀況分析的準(zhǔn)確性,應(yīng)該將新的靈敏損傷指標(biāo)作為核心,以保證土木建筑結(jié)構(gòu)損傷處理的有效性。在一些大規(guī)模、復(fù)雜性的工程結(jié)構(gòu)中,如橋梁,當(dāng)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的現(xiàn)象,就應(yīng)該確定損傷程度,但是,在單一性的傷害指數(shù)中,難以準(zhǔn)確分析出損傷的成體,會(huì)影響土木建筑工程診斷的精確性。在室內(nèi)模型試驗(yàn)中,通過新的靈敏損傷指標(biāo)的確定,可以將構(gòu)件模型向整體比例模型轉(zhuǎn)化,以實(shí)現(xiàn)土木建筑工程結(jié)構(gòu)損傷靈敏度診斷的標(biāo)準(zhǔn)性。
3.2建立土木工程基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)模型
在大部分土木建筑工程結(jié)構(gòu)損傷問題研究中,大部分的監(jiān)控監(jiān)測以及損傷診斷方法與結(jié)構(gòu)損傷前后的特征存在關(guān)聯(lián)。在土木建筑工程結(jié)構(gòu)損傷判斷中,應(yīng)該參考有限元機(jī)構(gòu)模型的特點(diǎn),進(jìn)行初始有限元模型的設(shè)計(jì),以保證測試以及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)當(dāng)前土木建筑工程中結(jié)構(gòu)損傷檢測的準(zhǔn)確性,推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。
4結(jié)束語
總之,在當(dāng)前土木建筑工程損傷診斷中,為了有效提升建筑結(jié)構(gòu)損傷的有效性,應(yīng)該針對(duì)土木建筑工程的基本特點(diǎn),進(jìn)行建筑工程施工方案的完善,以全面提升建筑工程的損傷診斷的有效性,推動(dòng)建筑施工項(xiàng)目的穩(wěn)步發(fā)展。對(duì)于土建工程結(jié)構(gòu)損傷的基本現(xiàn)象,應(yīng)該明確科學(xué)性的診斷方法,通過局部損傷診斷以及整體損傷診斷方法的構(gòu)建,保證各項(xiàng)施工工序的穩(wěn)步進(jìn)行,提高建筑工程的質(zhì)量。因此,在當(dāng)前土建工程結(jié)構(gòu)損傷現(xiàn)象分析中,診斷人員應(yīng)該結(jié)合工程的特點(diǎn),保證損傷診斷的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性,為土建工程施工項(xiàng)目的穩(wěn)步進(jìn)行提供支持。
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作者:杜江 單位:中冶建筑研究總院有限公司