基于振动的土木工程结构损伤诊断识别方法研究

发表时间:2020/7/15   来源:《基层建设》2020年第8期   作者:刘泽萍
[导读] 摘要:城市化进程对我国工业、农业、建筑业等产业的发展提供了诸多技术支持,在先进技术的支持下,土木工程得到了快速发展,然而,在发展过程中也出现了诸多工程质量问题。
        天津市晟泰建筑工程有限公司  天津市  300270
        摘要:城市化进程对我国工业、农业、建筑业等产业的发展提供了诸多技术支持,在先进技术的支持下,土木工程得到了快速发展,然而,在发展过程中也出现了诸多工程质量问题。因此,检测人员务必细化对结构损伤情况的判断,结合相应的控制需求来提高判断的精准度和有效性。同时,识别过程中也应当从实际出发,针对工程内部运行情况进行实践探索,提高检测的精准度。
        关键词:土木工程;结构损伤;识别方法
        引言
        传统的土木工程结构损伤诊断方法包括:目测法、射线穿透检测法、声波检测法等等。这些方法大多属于静态参数诊断检测法。另外这些诊断识别方法会随着土木工程结构变得越来越复杂而失去了检测效率和准确性;有的检测方法属于土木工程结构局部损伤检测技术,不适合整体工程结构损伤的检测,导致了运用受到限制。近年来,随着科学技术的快速发展,基于振动的土木工程结构损伤的各种现代化动态参数诊断方法得到了快速发展,和传统的诊断检测方法相比,这些诊断技术能够对土木工程的整体损伤进行分析、评估和检测识别,所以这些新的诊断识别方法得到了广泛的应用和发展。
        1基于振动的土木工程结构损伤的诊断识别方法
        1.1模型修正技术
        模型修正技术主要使用了动态修正的办法,以多重数据测试办法将静态数据和动态数据相互整合,确保所测得的数据结果都能够与原数据结果进行对比。在此过程中,修正模型能够借助对应指标技术进行分析,并使用结构测试方法来分析测试过程中所测得的力学参数,并同精准的数据模型进行比对,分析其参数结构是否符合基本指标要求。通过使用该方法,能够提高动态、静态测试的校检效率,使模型修正和诊断结果相统一。使用结构损伤的模型测试办法进行分析,能够确保各类损伤情况及其参数效果均控制在额定指标内,使标准控制机制与测试结果相统一。此类模型需要借助模型建立和数据分析的办法,对模型结构情况进行测试,通过测定管件的安全参数情况,得到一个合理的损伤参数值,为工作人员提供校检支持。在实际测试中,工作人员需利用相应软件来对各类应力条件进行分析,结合相应的数学模型,得到一个较为准确的检测结果,以确保所有检测要求满足模型的测试要求。
        1.2局部测试技术
        局部测试主要采用了无损测试理念,针对某一具体区域的设备工作情况和应力情况进行研究,确保各类测试要求均满足指定要求。局部测试技术主要采用无损测试理念,主要测试方向为工程某一区域的缺陷情况,并分析该区域的设备功能,其测试方法有超声检测和射线检测技术等。通过使用各类测试模型进行校检,借助管件空间情况进行实践判断,确保主体构件的连接情况满足测试要求,达到稳固的目的。同时,局部管件的裂缝情况也是损伤测试的重点,其测试目标是分析管件之间的连接功能,通过的合理测试要求来得到一个准确结果,并确保所有测试要求均能满足实际情况。此外,该测试中需结合多重测试要求和测试目标进行实践,采用对应控制形式分析出各类测试结果之间的兼容性。如在射线测试中,主要是通过红外线的传输形式测试各管件之间的连接功能,联用相应光路走势情况分析出构件的垂直度。
        1.3指纹测试技术
        指纹测试技术主要采用了动态监测的理念,在测试界面中呈现出相关测试数据的情况。其中,测试数据主要包括生物频率、生物振幅效果、建筑结构应变情况、MAC参数值等动态功能。在此过程中,工作人员需采用生物指纹的测试要求,对所有测试结果进行校检,并结合相应标准测试值对所有测试结果进行对比与整理,促使所有测试内容均满足实际要求。某些测试结果较为繁琐,需要结合系统检测要求来对测试结果进行分析,从而提高损伤测试的精准度。总之,再实际测试过程中,需采用生物测试原理来对所测试数据进行汇总,重点测试隐蔽工程可能会出现损伤的部位,以便整理出相应的测试结果。

但是,该测试不能全面地测试管件的损伤情况,需结合局部测试理念进行综合分析。通过对某位置的无损检测,从而得到一个较为准确的测试值。
        2结构损伤的诊断识别方法的应用方向
        2.1动力参数诊断法
        所谓的动力参数是静态参数作为比较的,一般来说,静态参数只适合于土木工程局部损伤程度的判定,对于整体结构的评判没有太大的借鉴意义。目前应用到的动力参数有:频率、振型、模态曲率、频响函数、应变模态、模态柔度矩阵、传递函数、功率谱、能量传递比(ETR)、模态保证准则(MAC,COMAC)等。这些动态参数会随着处理对象位置的改变而变化,所以在局部损伤检测完以后,工程结构的位置发生改变,这些动态参数也会随之改变,所以不同局部的动态参数会有一定的联系,最后通过把这些参数建立模型进行分析处理就可以得到整个土木工程结构的损伤诊断结果。
        2.2小波分析检测法
        小波分析检测法是近年来数学理论中调和分析技术发展研究的最新成果,这种新的信号处理手段可以很好地处理土木工程结构中的反振动难题,使得原来那些在工程实际分析中运用收到限制的动态参数分析法得到了拓展。利用小波分析抗干扰能力强的特点,可以很好地消除模型数据传递过程中信号遗漏和衰减的缺陷。所以小波信号处理的方法对于正反信号的识别和分析是很有用处的。一方面,利用小波分析法可以消除反向信号的干扰;另一方面,利用小波分析法可以甄别出正反信号的细小差别,从而很好的将两者进行区分。可见小波分析检测法对于振动的土木工程结构损伤的检测是一个很好的完善方法。
        2.3遗传计算诊断法
        遗传计算是近年来发展起来的一门跨学科的工程结构损伤检测方法。遗传算法可以在动态参数小于模型的情况下,尽可能地分析工程结构的安全参数。遗传算法只需要计算目标的可行解,不需要目标函数的连续性,对并行搜索和多线索进行优化,利用较少的数据分析得到最有效的结果。由于所需模型数据少,遗传计算方法应用范围广,抗干扰能力强,深受土木工程结构损伤诊断技术人员的喜爱。
        2.4诊断方法的成本较高,不能全面推广
        受限于较高的诊断费用和人力物力的投入,当前基于振动的结构损伤诊断技术还没有得到广泛的普及。这些比较高端的诊断技术目前更多的是运用于国家重点的土木工程项目以及具备雄厚资金储备的工程项目。对于那些规模相对娇小的土木工程结构损伤的检测和诊断目前多采取传统的诊断手法或者不全面的动态参数模型诊断法。这就造成了大的工程的安全性能有足够的保障,而小规模的土木工程结构的安全隐患经常出现的尴尬局面。所以我们的诊断技术开发人员需要优化诊断技术的流程,尽可能地降低诊断技术的使用成本,让每一个土木工程项目的损伤诊断工作能够得到足够多的保障和支撑。
        结束语
        振动的土木工程结构损伤的诊断和检测是当前工程结构安全评断的重要方式。一个工程的安全与否关系着社会的稳定和百姓的生活的幸福,所以重视土木工程结构损伤检测显得格外重要。本文基于振动的土木工程结构损伤诊断的分析,介绍了当前常见的工程结构损伤诊断检测技术,并分析了它们的不足之处和讨论了其实际应用,最后对振动的土木工程结构损伤诊断技术的发展前景进行了展望。
        参考文献:
        [1]裴黎.土木工程结构模态参数识别综述[J].建材发展导向,2017,15(18):347.
        [2]郭鹏飞.土木工程结构健康诊断中的统计识别方法综述[J].居业,2018,123(4):111-112.
        [3]刘济科,汤凯.基于振动特性的损伤识别方法的研究进展[J].中山大学学报(自然科学版),2011,43(6):57.
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