土木工程結構的性能監(jiān)測系統(tǒng)與損傷識別方法研究
更新時間：2021-04-10 17:51
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時代、社會、科學技術的發(fā)展，促進了計算機技術、通信技術、智能技術以及信息技術等各類新型技術的進步，這些技術在應用到土木工程結構的性能監(jiān)測系統(tǒng)中，使其更加完善。
一、土木工程結構的損傷識別方法
?。ㄒ唬┚植繖z測方法
局部性的檢測方法通常包含有目測法、染色法、光干涉法、回彈法、射線法以及超聲波等相關技術方法。在開展局部檢測時必須要提前能夠獲知結構損傷的大致區(qū)域，同時還要確保檢測設備能夠到達具體的損傷位置，在一些較為大型且復雜的結構之中，不能明確出整體結構具體的損傷信息。
?。ǘ┱w檢測方法
采用損傷產生前后的結構參數(shù)特征來調節(jié)與判斷結構損傷的方法，即被稱之為整體檢測方法。其中整體性的檢測方法通常可被劃分為以下幾類：
第一：動力指紋法。從動力測試當中獲得包含有結構特性的信息動力響應，乃至于這之中的衍生物理量均可被稱之為動力指紋。這一方法是借助于對動力指紋改變情況的分析，來評估結構的實際狀況。在工程結構產生損傷后，響應的結構參數(shù)指標均會不同程度的發(fā)生變化，因而也便造成了動力指紋的改變。這些動力指紋便可被視作為結構損傷的發(fā)生表示，繼而便可以此來診斷結構損傷。
第二：模型修正法。這一方法通常是采用動力試驗數(shù)據(jù)，并不斷的進行條件優(yōu)化，持續(xù)性的對結構模型的剛度排列進行修正，進而取得結構剛度的改變數(shù)據(jù)，最終達到對結構損傷的判定與具體位置的確定。此種方法在子結構的處理和劃分當中包含有許多優(yōu)點，可應用的范圍較廣。
第三：神經網(wǎng)絡法。此種方法是通過對人腦神經系統(tǒng)的模擬來實現(xiàn)的。這一方法能夠針對單元之中互相聯(lián)結的單元結構，將其依據(jù)相應數(shù)量的連接權而獲取信息的一類聯(lián)系方式，依據(jù)相應的學習規(guī)劃，實現(xiàn)了在網(wǎng)絡的學習中，對于計算、記憶以及智能識別等功能的綜合應用，具有極大的容錯率，因此應用領域十分廣闊。
第四：遺傳算法。這一方法的基礎思想是由隨機產生的一組解而開展搜索，在種群當中任意一個獨立的個體均是具體問題的解，即為“染色體”。此種方法借助于染色體的適應性來對其好壞予以評價，適應能力強的染色體便能夠進入到下一代之中，因此通過迭代的交叉、結合，能夠達到對染色體的不斷優(yōu)化。而將這一方法應用到結構損傷識別中，便能夠在有限的已知信息條件下，迅速的判斷出損傷的大致位置與程度，即便發(fā)生部分信息丟失情況，這一方法的最優(yōu)求解也不會受到干擾。
二、土木結構損傷識別中存在的主要問題
?。ㄒ唬┙Y構模型出現(xiàn)了誤差。目前，人們對木工程結構中出現(xiàn)的損傷進行的預測都是在一定的基本條件下進行的，一般在規(guī)定的條件下，必須將客觀的系統(tǒng)抽象為具有一定模型形式和參數(shù)的數(shù)學模型。當然，針對具體的土木工程結構系統(tǒng)，在進行模型化的過程中，由于系統(tǒng)的復雜性導致了很多隨機性的出現(xiàn)。結構模型誤差的產生主要是由于結構的復雜性，進而必須要將引入的結構鏈接和邊界條件等進行一定的簡化和假定等，這就導致結構模型不能準確地反映結構內部的一些細節(jié)問題，進而導致結構模型出現(xiàn)了很大的不完備性。隨著新理論和新模型的出現(xiàn)，對土木結構的性能也能進行更加精確的檢測，同時這也是通過結構識別方法而改進結構模型的主要目的。由于土木工程結構模型誤差的存在，如果不仔細地分析，就會進一步造成處理結構損傷識別的問題。因此，結構模型出現(xiàn)的誤差是土木結構損傷識別中存在的主要問題之一。
?。ǘ崪y數(shù)據(jù)的不完整性。土木結構損傷識別中存在的問題還包括實測數(shù)據(jù)的不完整性。由于很多土木結構損傷的識別方法假定結構模型具有相同的自由度和實測自由度，在實際結構中，再加上條件上的限制，就會造成實測數(shù)據(jù)的不完整性。實測數(shù)據(jù)的不完整性主要是由于結構測試傳感器大多只能布置在一些有限的位置上，尤其是對于一些復雜的結構，傳感器安裝的就更加稀疏。同時，實測數(shù)據(jù)的不完整性還無法給結構損傷識別提供有用的信息，這種條件也在一定程度上加劇了識別問題產生。因此，實測數(shù)據(jù)的不完整性是土木結構損傷識別中存在的非常重要的問題。
（三）實測數(shù)據(jù)的不精確性。在對實測的數(shù)據(jù)進行進一步的采集和處理的過程中，由于電子信號的隨機誤差存在，并且傳感器由于質量問題也會帶來一定的系統(tǒng)誤差，進而造成信號處理或識別技術具有非常大的不精確，這些都被認為是實測數(shù)據(jù)的不精確性造成的誤差。在對土木結構進行損傷識別的實際過程中，為了使實測自由度和模型自由度盡可能地匹配完整，一般都采用模型縮聚和模態(tài)擴展的方法，進而就會導致一些誤差的出現(xiàn)，這同樣也是實測數(shù)據(jù)不精確性造成的誤差。數(shù)據(jù)誤差的存在還可能會掩蓋因結構特性改變而引起的結構改變，進而就會導致檢測系統(tǒng)無法進行對損傷識別。當然，在對土木結構的損傷識別進行研究的過程中，有些因素是完全無法避免的，也是所有損傷識別方法無法消除的問題。因此，這些因素成為限制結構損傷識別進一步發(fā)展和應用的關鍵。
三、結語
總而言之，相關部門以及工作人員還需要不斷加強對土木工程結構性能檢測系統(tǒng)以及損傷識別方法的研究，不斷提高土木工程結構實時數(shù)據(jù)測量的準確性與精準度，增加土木工程的安全性從而保證人們的生命財產安全。
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