土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断研究

张 波

新疆蓝天七色建设工程有限公司 新疆 五家渠 831300

前言

土木工程项目逐渐兴起，混凝土在施工的环节中结构发生变化的问题时有发生，其结构的健康监测的重要性较为显著。为了有效避免安全事故的发生，根据当前土木工程结构的实际情况做好损伤监测，掌握传感器系统以及具体的布置方式，有助于保证土木工程的稳定性。

一、土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断概述

（一）土木工程结构安全性评估

土木工程结构安全性评估是指对土木工程状态进行全方位的安全监测，针对各个结构进行检测，根据当前结构状态的实际情况进行准确的测试，并由专业的技术人员将测试到的数据信息进行整合与分析。在实际的监测环节中，需要掌握相关的临界失效的具体情况，将其与之进行比较，针对结构的安全性进行科学的评估。做好安全评估的前期准备工作，当前的土木工程结构的差异性较为显著，在安全评估的过程中会受到程度的影响，仔细的对安全级别进行鉴别。需要明确可靠性评估与安全性评估之间的关系，其中安全性评估的准确率要比可靠性评估的准确料率高。安全性评估主要是对施工阶段的初始风险进行评估，针对在施工阶段中存在的风险因素进行科学的分析，并将不同的风险因素划分为不同的等级。例如：对地质条件进行风险评估的过程中，其概率范围在＞0.3时，将中心值取1，则当前的概率等级描述为“很可能”，其概率等级为5,；其概率范围在0.03-0.3之间时，将中心值取0.1，则当前的概率等级描述为“可能”，其概率等级为4；其概率范围在0.003-0.03时，将中心值取0.01，则当前概率等级描述为“偶然”，其概率等级为3；其概率范围在0.0003-0.003时，将中心值取0.001，则当前概率的等级描述为“不可能”，其概率等级为2；其概率范围在＜0.0003时，将中心值取0.0001，则当前的概率等级描述为“恨不可能”，其概率等级为1。

（二）土木工程健康监测

土木工程结构长时间处于运行的状态，不及时维修会对结构造成一定的损伤。当前土木工程内部信息呈现多样化的趋势，在获取信息的环节中要严格遵循土木工程结构状态的实际特点，有针对性的获取信息，保证工程建筑的稳定性。在土木结构健康监测的环节中，实时对施工现场的实际情况进行勘察，对工程结构的损伤情况进行监测，并获取相关的内部信息。土木工程结构的特征具有多样性，对工程的损伤程度进行准确的评估，其中健康监测所需要的时间较长。土木工程健康监测系统组成方式较为复杂，主要由不同功能的软件以及硬件构成。其中用户界面子系统将各种数据信息进行整合，其子系统的构成方式简单，操作方便。本子系统可以有效的满足用户的实际需求，将不同的方式以及功能有秩序的排列，方便后续查找工作的顺利进行。将收集到的数据信息进行有效的整合，为用户提供不同的服务，为建筑工程的安全性评估提供理论依据，相关的专业人员可以根据评估的结果对其进行定期的维护，保证系统的稳定性。

（三）土木工程健康诊断

土木工程结构会受到内部以及外部等多种因素的影响，其长期处于运行的状态，为了保证施工的顺利进行，则需要对其进行健康诊断，对健康诊断的关键性指标进行掌握，并对工程结构的损坏位置进行实时的监测，并将监测到的数据信息传输到终端设备中，对建筑工程结构的损伤程度进行住准确的诊断，并对损伤的位置进行精确定位，一定程度上为后续维修工作的顺利进行奠定基础。在对土木工程结构的健康诊断时，将结构周围的环境变化情况进行实时的监测，并与参数化的条件进行对比，根据数据化技术的实际情况对结构的损伤情况进行分析与研究[1]。

二、土木工程结构损伤监测

土木工程结构损伤监测方法具有多样性，需要充分根据当前土木工程结构的实际情况进行分析。其中整体检测方式又包含不同的方法，借助动力指纹以及模式识别的方式对结构的质量和刚度进行检测，实时对动力指纹的频率以及影响函数进行观测，将结构的可能发生的损伤情况进行整合，并对动力指纹进行比较，准确的结构对损伤程度以及位置进行定位。模型修正与系统识别主要是进行动态试验实时对模态的参数信息进行监测，掌握模型的刚度分布情况，对刚度模型进行修正，与之进行比较，可以准确的根据模型刚度的变化情况对结构的损伤程度进行评估，当模型能够预测结构的特征时，说明此时结构完好，反之结构受损。局部检测方法主要包括声发射法以及超声光谱法等几种方式，其中声发射法主要对结构的变形情况进行监测，当出现断裂的现象时，其光纤会发生横向应变，可以对混凝土的完整性进行检验。超声波光谱法主要借助超声波系统的优势，将正弦信号进行准确的输入，与人工控制层相连接，对结构的敏感度进行分析，对结构的损伤程度进行评估[2]。

三、土木工程结构传感器系统及布置方式

土木工程结构传感器主要包括光纤传感器以及压电材料传感器等几种形式，在土木工程结构中的应用范围较广，以其自身信息储存量大的优势在结构健康监测的过程中发挥优势，为结构健康诊断工作带来便利。影响传感器系统布置方式的因素具有多样性，根据土木工程结构的实际情况对传感器进行优化，可以借助数字模型的方式进行操作。例如：当前传感器布置方式主要有模态动能法，对振幅的情况进行实时的监测，对模态动能的大小进行评估，根据优先网络的实际情况将其进行准确的划分，主要对模态动能较大的位置进行观察。模型缩减法也是其中的一种，其具有相对独立性，应用价值较为显著，对低级模态进行检测，借助模型缩减法可以有效的将其保留。

四、结论

土木工程结构的质量是施工的关键，要求相关的施工技术人员严格按照土木工程的施工顺序进行施工，做好建筑工程的安全检测评估工作，针对在实际监测环节中存在的问题进行及时的纠正，注重对传感器系统进行优化，一定程度上有助于从整体上提升土木工程结构质量。