探析土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)

摘要：土木工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)是一種不斷發(fā)展永無(wú)止境的技術(shù)，因誤差是不可避免的，而對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行的強(qiáng)化升級(jí)也只是在最大限度地減少與真實(shí)情況之間的距離，因此相關(guān)的結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)還會(huì)有很大的發(fā)展空間，本文先從土木工程結(jié)構(gòu)的類型著手，大致介紹了相關(guān)的主要結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，隨后根據(jù)這些技術(shù)提出了一些加強(qiáng)的方法，對(duì)其結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的整體情況進(jìn)行了相應(yīng)探討。

關(guān)鍵詞：土木工程;結(jié)構(gòu)檢測(cè);檢測(cè)措施

1.土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的意義

土木工程結(jié)構(gòu)是各類建筑的堅(jiān)實(shí)骨架，如果其稍有差池，將會(huì)直接威脅到使用者的人身財(cái)產(chǎn)安全，而針對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)也因此在工程中具有了很重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。只有有效采用土木結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)整個(gè)施工過(guò)程加以控制，才能保證工程質(zhì)量。

2.土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)的主要技術(shù)

2.1砌體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)

砌體結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有土木工程中一種較為常見的結(jié)構(gòu)，在很多不同的建筑中都發(fā)揮了較好的作用。但其自身也有著一些不容忽視的缺陷，由于砌體的自重通常較大再加上其粘結(jié)度與強(qiáng)度均較低，使得砌體在受到強(qiáng)大外力時(shí)極易出現(xiàn)相應(yīng)的損壞，基于對(duì)整個(gè)砌體結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量的考慮應(yīng)對(duì)廣泛使用的砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的檢測(cè)。

砌體結(jié)構(gòu)可用動(dòng)態(tài)檢測(cè)與靜態(tài)檢測(cè)兩種方法進(jìn)行檢測(cè)，但也應(yīng)根據(jù)材料的不同選擇適宜的具體檢測(cè)技術(shù)。例如對(duì)于石塊砌體而言，鉆芯法較為適合。但對(duì)于磚體砌體來(lái)說(shuō)，則應(yīng)將鉆芯法與回彈法結(jié)合起來(lái)使用，或者單獨(dú)用回彈法進(jìn)行檢測(cè)。

砌體結(jié)構(gòu)檢測(cè)的重要參數(shù)是自重砂漿輕度，這個(gè)參數(shù)通常采用推出法與筒壓法進(jìn)行測(cè)定。筒壓法的步驟有四：1.碾碎并烘干樣本砂漿;2.分清步驟1中處理過(guò)的砂漿顆粒的級(jí)配;3.將此砂漿裝進(jìn)承筒進(jìn)行筒壓操作;4.根據(jù)筒壓結(jié)果判斷砂漿強(qiáng)度是否與質(zhì)量要求相吻合。推出法則有三個(gè)步驟;1.用推出儀推出砌體結(jié)構(gòu)墻體中的磚塊;2.測(cè)定推出磚塊時(shí)所使用的水平推力及推出磚塊的表面砂漿飽滿度;3.根據(jù)步驟2中測(cè)定的兩個(gè)參數(shù)判斷砂漿的強(qiáng)度，并與相應(yīng)的質(zhì)量要求進(jìn)行對(duì)比。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)通常是采用鉆芯法、超聲法和回彈法。鉆芯法比較可靠直接，但是對(duì)整個(gè)土木工程的建筑結(jié)構(gòu)存在一定的損傷，通常沒有得到業(yè)主認(rèn)可和容易產(chǎn)生嚴(yán)重后果的前提下，都不會(huì)采用這種檢測(cè)方法。而超聲法則是一種比較先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，它是利用超聲波在混凝土結(jié)構(gòu)中的傳播參數(shù)來(lái)對(duì)整個(gè)混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，由于混凝土中的材料成分復(fù)雜，對(duì)超聲波的衰減和吸收的差異性較大，當(dāng)整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)超聲波傳播中產(chǎn)生的具體參數(shù)變化情況一定時(shí)，就可以根據(jù)具體的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)裂縫或空洞的情況進(jìn)行確定，檢測(cè)出內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷狀態(tài)。鉆芯法一般都是采用專門的水冷式鉆機(jī)，在整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)建上進(jìn)行采樣，然后在開始混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而推斷出整個(gè)混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷情況。

2.3鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)的主體是鋼材，對(duì)其結(jié)構(gòu)的檢測(cè)也就是對(duì)相應(yīng)鋼構(gòu)件的各方面性能與質(zhì)量的檢測(cè)。鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)可從以下兩個(gè)方面進(jìn)行：1.構(gòu)件的尺寸偏差、變性損傷及相應(yīng)的構(gòu)造與涂裝;2.構(gòu)建材料彼此間的連接情況與相應(yīng)的性能測(cè)定。在鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)中有時(shí)也會(huì)牽涉到鋼構(gòu)件性能的檢測(cè)，這時(shí)可采用實(shí)載檢測(cè)或者動(dòng)力測(cè)試的方法。

相對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)均勻、強(qiáng)度高、自重輕、韌性塑性較為良好，因此其在土木工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分顯著，越來(lái)越多的工程也開始采用這種結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的其檢測(cè)技術(shù)亦在需不斷改進(jìn)。現(xiàn)今的鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)主要有渦流檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)等，這些技術(shù)都能較為準(zhǔn)確地測(cè)出整體鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷。

3.加強(qiáng)土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)的措施

所有測(cè)量的誤差都因一些客觀因素是無(wú)法徹底避免的，因此在實(shí)際的工作中需要不斷尋求能夠減小這些誤差的先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)而提高各類測(cè)量的精度。土木工程結(jié)構(gòu)的檢測(cè)也是一種廣義上的測(cè)量，測(cè)量的是其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各種缺陷，因此亦需不斷提高自身檢測(cè)技術(shù)的精準(zhǔn)度，以求更好地避免相關(guān)誤差，更有效地保障建筑的安全可靠。

3.1精確的損傷判別指標(biāo)

在選擇損傷判別指標(biāo)的特征量時(shí)，應(yīng)盡量選用那些能夠表現(xiàn)出整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中抗剪抗壓和材料結(jié)合力變化情況的變化參數(shù)，這些參數(shù)一般根據(jù)結(jié)構(gòu)的損傷情況而有所改變，因此可以通過(guò)對(duì)它們的綜合分析來(lái)確診結(jié)構(gòu)內(nèi)部隱藏的各種裂縫或空洞的情況，進(jìn)而使檢測(cè)結(jié)果更接近實(shí)際情況。

3.2布置傳感器

傳感器的布置也是檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果傳感器的位置、類型與數(shù)量選擇恰當(dāng)，就能使得傳感器的作用得到最大限度地發(fā)揮，進(jìn)而提高檢測(cè)結(jié)果的精確度。

傳感器的合理布置應(yīng)在總體分析結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，用廣義遺傳算法來(lái)進(jìn)行確定。其中傳感器最佳數(shù)量的確定，可以通過(guò)噪音信號(hào)系統(tǒng)地正確運(yùn)行來(lái)采集最有效的信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其數(shù)量的最優(yōu)配置。

3.3診斷技術(shù)的靈活化

土木工程結(jié)構(gòu)的各方面情況大多較為復(fù)雜，其最終應(yīng)用結(jié)果也多非一種因素所造成的，這就導(dǎo)致了土木工程結(jié)構(gòu)變化的線性，因此關(guān)于其結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)也應(yīng)用非線性技術(shù)來(lái)進(jìn)行操作。另一方面，與線性診斷技術(shù)相比，非線性的診斷技術(shù)顯然更貼合實(shí)際情況，但也因此而需要更為復(fù)雜的計(jì)算方法與操作技術(shù)。總體來(lái)說(shuō)，非線性診斷技術(shù)是診斷技術(shù)的靈活化，能夠根據(jù)土木工程建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況做出相應(yīng)地調(diào)整與優(yōu)化，使得自身能夠更精確地測(cè)出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的真實(shí)情況。因此應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究與應(yīng)用，利用在非線性地分析與數(shù)據(jù)處理上占據(jù)很大優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、小波分析等方法充分發(fā)揮非線性診斷技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的敏感潛力，大力開拓其在土木工程結(jié)構(gòu)探測(cè)中的發(fā)展空間與前景。

4.土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1）現(xiàn)有的土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)在損傷指標(biāo)的判別上已經(jīng)形成了科學(xué)系統(tǒng)的體系，在主要檢測(cè)參數(shù)的設(shè)置和分類上也取得了很大的進(jìn)步。但是，國(guó)內(nèi)土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)和國(guó)外的相比還存在一定的問題，需要對(duì)損傷判別的指標(biāo)進(jìn)行不斷的完善，以提高整個(gè)結(jié)構(gòu)檢測(cè)的全面性和正確性。

2）土木工程的結(jié)構(gòu)大體上都是非線性的結(jié)構(gòu)，在檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用上應(yīng)該結(jié)合整個(gè)結(jié)構(gòu)的非線性特點(diǎn)進(jìn)行非線性診斷技術(shù)的應(yīng)用，從而體現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的科學(xué)性。雖然目前在土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)中非線性診斷技術(shù)的應(yīng)用存在一定的困難，相較于線性診斷而言，這種技術(shù)更加需要復(fù)雜的計(jì)算算法和技術(shù)操作，但是非線性診斷技術(shù)更加貼近實(shí)際。在今后的結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展中，非線性技術(shù)的研究和應(yīng)用應(yīng)該成為一個(gè)重點(diǎn)，考慮到遺傳算法、小波分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在非線性分析和數(shù)據(jù)處理上所具有的優(yōu)勢(shì)，在結(jié)構(gòu)損傷的辨識(shí)上面非線性結(jié)構(gòu)診斷技術(shù)有著很大發(fā)展空間和前景。非線性結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)在發(fā)展中應(yīng)該不斷針對(duì)土木工程的建筑結(jié)構(gòu)作出調(diào)整和優(yōu)化，改進(jìn)和完善整個(gè)非線性結(jié)構(gòu)診斷技術(shù)的應(yīng)用。

3）隨著土木工程的建設(shè)復(fù)雜性與日俱增，在結(jié)構(gòu)檢測(cè)的診斷過(guò)程中對(duì)傳感器的優(yōu)化工作也提出了新的要求。在今后的土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，傳感器的布置應(yīng)該得到有效的優(yōu)化，進(jìn)而提高整個(gè)檢測(cè)技術(shù)的可靠性。傳感器的優(yōu)化應(yīng)該在結(jié)構(gòu)總體分析的模型基礎(chǔ)之上，利用廣義的遺傳算法來(lái)進(jìn)行，從而確定傳感器的優(yōu)化布置工作。

5.結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)的土木工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)還處于一個(gè)不斷發(fā)展的階段，在混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)上還有很大提升空間。針對(duì)這些結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，能夠拓展整個(gè)土木工程檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展空間。

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