關(guān)于土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析

徐丹

摘要：在建筑工程中，土木結(jié)構(gòu)是一類(lèi)常見(jiàn)模式，但其也存在一定劣勢(shì)，例如其尺寸和質(zhì)量均偏大，在使用中易被非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、環(huán)境等因素影響，最終導(dǎo)致土木結(jié)構(gòu)耐久性或結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低。此外，若土木結(jié)構(gòu)在損傷后未能及時(shí)修理，便會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷程度逐漸加重，帶來(lái)更大的土木結(jié)構(gòu)問(wèn)題，影響結(jié)構(gòu)安全性。以下分析土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷的意義，探究土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法。

關(guān)鍵詞：診斷方法;損傷;土木結(jié)構(gòu)

引言：

在城市化進(jìn)程的影響下，現(xiàn)有建筑物的數(shù)量逐步增長(zhǎng)，國(guó)民也對(duì)建筑物質(zhì)量提升了關(guān)注和重視。而要保障建筑質(zhì)量，對(duì)土木結(jié)構(gòu)損傷診斷的重視及強(qiáng)化便十分重要，若土木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷又未能及時(shí)處理，便會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，最終導(dǎo)致較大經(jīng)濟(jì)損失。因此在現(xiàn)有的土木結(jié)構(gòu)損傷診斷中，診斷人員應(yīng)逐步提高診斷方法的科學(xué)性，對(duì)損傷位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提出合理修復(fù)方案強(qiáng)化土木結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性。

一、土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷的意義

在當(dāng)下建筑行業(yè)內(nèi)，土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用十分廣泛，但其應(yīng)用仍存在一定問(wèn)題，需要建筑從業(yè)者繼續(xù)研究土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。例如土木結(jié)構(gòu)因自身特征影響，較易被其他因素所干擾，當(dāng)嚴(yán)重自然災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，土木結(jié)構(gòu)便會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，當(dāng)強(qiáng)烈地震出現(xiàn)時(shí)，結(jié)構(gòu)也會(huì)因振動(dòng)影響出現(xiàn)程度不一的損傷，最終導(dǎo)致安全隱患或安全事故[1]。因此在現(xiàn)有的土木工程施工中，各管理者要重視土木結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的損傷狀況，將損傷診斷所需技術(shù)逐步加強(qiáng)，為具體損傷的準(zhǔn)確診斷提供條件，并保障合理修復(fù)方式的提出，在保障建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)上，避免經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。

在損傷診斷中，診斷人員應(yīng)對(duì)新舊建筑物、建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，從檢查結(jié)果出發(fā)對(duì)土木結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷進(jìn)行診斷，在確保工程施工順利安全進(jìn)行的同時(shí)，讓建筑各項(xiàng)功能充分發(fā)揮，降低建筑使用后會(huì)出現(xiàn)的維修費(fèi)用。而在建筑物的加固中，結(jié)構(gòu)性損傷診斷的結(jié)果能為加固工作提供判斷參考，建筑物在加固后，其可靠度也是對(duì)建筑安全性評(píng)定的主要標(biāo)準(zhǔn)，也是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)方案確定中的主要依據(jù)。此外，診斷建筑物損傷，可對(duì)其受災(zāi)后的實(shí)際狀況進(jìn)行預(yù)判，評(píng)估預(yù)計(jì)損傷，為后續(xù)重建或維修等工作提供幫助。最后，部分建筑物十分重要，部分建筑物的使用人數(shù)、使用次數(shù)均較多，對(duì)上述建筑物進(jìn)行定期結(jié)構(gòu)診斷或檢查，能充分避免損傷，保障建筑穩(wěn)定性和安全性。

二、土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法

（一）整體檢測(cè)技術(shù)

首先，是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。ANN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的應(yīng)用，可利用自我學(xué)習(xí)及計(jì)算保障技術(shù)更新的及時(shí)性，且它存在明顯的人性化及前瞻性，能對(duì)結(jié)構(gòu)性損傷、噪音進(jìn)行避免[2]。此外，該方式可對(duì)復(fù)雜非線(xiàn)性的映射關(guān)系進(jìn)行解決，并對(duì)非參數(shù)進(jìn)行診斷，最終將損傷狀況快速確定。也因其存在的損傷確定快速性、人性化等特征，該方式被結(jié)構(gòu)診斷的實(shí)際過(guò)程所廣泛應(yīng)用，如圖1所示。

圖1 ?基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土木結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別

其次，是動(dòng)力指紋檢測(cè)。該技術(shù)在于比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和被檢測(cè)結(jié)構(gòu)，以此掌握被檢測(cè)結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題[3]。若被檢測(cè)結(jié)構(gòu)不同于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，該類(lèi)不同便會(huì)顯示于自身的動(dòng)力指紋上，例如振型、頻率、柔度或者應(yīng)變等數(shù)據(jù)，檢測(cè)人員在對(duì)上述數(shù)據(jù)及現(xiàn)象分析整理后，便可結(jié)合更為精細(xì)的不同測(cè)量工具及方案，對(duì)土木結(jié)構(gòu)的損傷狀況進(jìn)行確定。而土木結(jié)構(gòu)的損傷狀況往往較為復(fù)雜，導(dǎo)致?lián)p傷的因素也相對(duì)較多，因此在該技術(shù)的應(yīng)用中，不可僅靠某一類(lèi)技術(shù)方法對(duì)所有狀況及原因進(jìn)行確定，應(yīng)盡量使用不同的結(jié)合方法完成診斷。

最后，是遺傳算法。該方式在于綜合分析整理建筑物各數(shù)據(jù)及參數(shù)，再對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，進(jìn)行診斷工作或方案選擇。在傳統(tǒng)的診斷方式中，若沒(méi)有信息數(shù)據(jù)的支持，便無(wú)法對(duì)損傷強(qiáng)度及位置進(jìn)行判斷，但遺傳算法的應(yīng)用，便能應(yīng)對(duì)信息匱乏的狀況，在此基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)的是否損傷進(jìn)行判斷，并對(duì)損傷大體位置及程度進(jìn)行計(jì)算，保障在信息不全的前提下，以計(jì)算數(shù)據(jù)完成合理的方案設(shè)計(jì)。此外，遺傳算法在數(shù)據(jù)計(jì)算及分析中，在于對(duì)可行解的計(jì)算，并非對(duì)目標(biāo)函數(shù)間存在的連續(xù)性進(jìn)行計(jì)算，因而在分析計(jì)算中，即使數(shù)據(jù)間缺少了梯度連續(xù)性，也不會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果即診斷結(jié)果受到影響，而在診斷中也可利用其他方式進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。因此遺傳算法的應(yīng)用，可避免因數(shù)據(jù)的不確定或缺失導(dǎo)致檢測(cè)環(huán)節(jié)停滯不前，避免無(wú)法確定檢測(cè)結(jié)果的狀況發(fā)生。

（二）局部檢測(cè)技術(shù)

在當(dāng)下土木結(jié)構(gòu)的診斷中，該技術(shù)是一類(lèi)重要技術(shù)，它又名無(wú)損檢測(cè)，其中主要涵蓋磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)等五類(lèi)技術(shù)內(nèi)容。它的應(yīng)用，主要是對(duì)建筑物的內(nèi)結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行檢測(cè)，以此判斷其是否完整，檢測(cè)其有無(wú)裂縫，或銜接牢固性，并對(duì)其構(gòu)件連接的堅(jiān)固和準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷。在診斷檢測(cè)中，為確保診斷效率及準(zhǔn)確性，一般融合多種方式完成診斷工作，一則對(duì)單一檢測(cè)技術(shù)的漏洞進(jìn)行彌補(bǔ)，二則保障檢測(cè)的高效率及全方位。以磁粉檢測(cè)為例，它一般被用于對(duì)材料密度均勻度等方面的檢測(cè)，以對(duì)材料吸附磁粉所生成的磁痕，對(duì)損傷位置、大小等因素進(jìn)行判定。以滲透檢測(cè)為例，它的應(yīng)用首先要使有色染料、熒光染料往工件缺陷處滲入，再擦除工件表面染料，以此對(duì)缺陷狀況進(jìn)行反映。以射線(xiàn)檢測(cè)為例，它的應(yīng)用在于讓射線(xiàn)穿過(guò)各類(lèi)材料，以其出現(xiàn)的程度不一的射線(xiàn)數(shù)據(jù)完成診斷。而在渦流檢測(cè)中，它在于對(duì)電磁感應(yīng)出現(xiàn)的渦流變化進(jìn)行解讀，以此對(duì)建筑物中各位置出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行分析。最后在超聲波檢測(cè)中，該過(guò)程會(huì)出現(xiàn)透射或反射等不同熱點(diǎn)，再經(jīng)數(shù)據(jù)和熱點(diǎn)的分析及整理后，完成超聲波檢測(cè)。

結(jié)束語(yǔ)：

結(jié)合以上，在建筑施工及檢測(cè)中，各類(lèi)診斷檢測(cè)法的應(yīng)用，存在各自的不足及優(yōu)勢(shì)，因此不同領(lǐng)域及范圍內(nèi)均有適應(yīng)其的檢測(cè)方式，保障了診斷工作的準(zhǔn)確性及專(zhuān)業(yè)性。土木結(jié)構(gòu)的損傷診斷需要全面精密技術(shù)的支持，綜合分析及診斷建筑內(nèi)部空間會(huì)存在的不同損傷，并從其損傷狀況和分布范圍出發(fā)確定原因及關(guān)系，為解決方案的合理設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)，保障結(jié)構(gòu)損傷的有效修補(bǔ)。最后，土木結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)的損傷因素存在一定模糊性及隨機(jī)性，診斷結(jié)果通常較為復(fù)雜，因此現(xiàn)有的土木結(jié)構(gòu)損傷診斷仍需逐步提升和研究。

參考文獻(xiàn)

[1]周建平.基于土木結(jié)構(gòu)損傷及其診斷方法分析[J].科技視界，2017，000（033）：123-123.

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[3]彭寧.基于振動(dòng)的土木工程結(jié)構(gòu)損傷診斷識(shí)別方法研究[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2017，000（037）：50.