土木工程結構安全性評估、健康監測及診斷述評

黃吉

摘 要：為了創造美好生活環境，提高生活質量，我國建筑行業迅速發展，土木工程建筑的數量隨之增加。但是縱觀目前的土木工程建設，關注點和研究點側重于設計以及施工技術，更加關注環保節能、技術創新。而土木工程結構的施工以及后續結構的檢測卻被忽視了，本文就針對土木工程結構安全性評估、健康監測及診斷述評展開研究分析。

關鍵詞：土木工程結構;安全性評估;健康監測;診斷評述

引言：土木工程事故頻發，比如橋梁出現折斷，房屋倒塌等，造成一定的人員傷亡和經濟損失，也為人們的正常生活帶來影響。主要的原因就是對于土木工程的評估監測不到位。目前對于土木工程結構安全性評估、健康監測以及診斷評述的研究，實際技術比較缺乏，相關的研究文獻也比較少，還屬于一個剛發展的階段，已經落后于土木工程其他方面的發展，所以需要進一步的加強研究討論，提高土木工程結構的安全穩定。

1.理論性分析

安全性評估，主要是利用一定的測試手段、設備以及技術，對土木工程當前的工作狀態進行測試，并且分析其臨界失效狀態，與測試結果比較，最終確定和評價工程的安全等級。這里的安全性評估并不是可靠性，是對于工程給出安全等級。讓工作人員根據安全等級分析是否需要進一步的維修。

健康監測，對于土木工程結構的健康，也就是其實際的結構能夠滿足預期的功能。土木工程從施工建設到后期投入使用，隨著時間的增加，都會進行損傷的累積，而健康監測就是利用無損傷的檢測方式對土木工程結構進行監測，獲得結構的內部信息以及結構反應，分析了解結構因為損傷、退化而導致的改變。確定其改變是否會造成為安全隱患，提前找到結構損傷，確保安全，這是一個實時的在線監測。

健康診斷，這里對土木工程的診斷，主要是因為土木工程結構在施工和使用過程中，會受到一些自然、認為的破壞，就比如橋梁，會長期在荷載中，有時候還會超荷載，再加上地震、強風等方面，造成橋梁破損。這就需要測定結構的一些指標，通過指標判斷其是否受到損傷，確定損傷的位置和程度，分析其安全性，以及使用壽命。并且根據診斷的結構，做出一定的判斷和決策。

2.土木工程結構的安全性評估、健康監測及診斷技術

2.1 土木工程的安全性評估

對于土木工程的安全性評估，了解土木工程的安全狀況，確定安全等級。安全性評估是一個比較復雜、繁瑣的工程。首先在形成評估報告之前，需要根據土木工程的結構性進行分析，確定出土木工程結構的潛在安全隱患和損傷的實際情況，從而確定出安全等級，進行數據的分析并且做出評估的報告，評估報告的內容結構內部的損傷、混凝土的相關結構等一些關鍵結構，同時也需要注意對風險的一個精準性評估。

然后是根據評估報告，給予安全等級制定預警機制，針對其實際的損傷和安全隱患，制定出相應的防范措施和保護措施。確保土木工程的安全，避免出現在使用過程中突然故障，造成不可挽回的損失。

2.2 土木工程結構健康監測及診斷

2.2.1 土木工程結構健康監測

健康監測在上述內容中已經進行了簡單的分析，健康監測依賴于一定的技術手段，利用先進的信息技術，實現監測。比如神經網絡技術，利用神經網絡技術，先對其相應的損傷參數進行設置，利用計算機建立一個完整的土木工程結構模型圖。這種技術可以被應用各種復雜土木工程結構的監測，還能避免外界的因素影響，包括噪聲，以及自然環境的影響。該技術的應用，其重點就是對數據的處理和優化。

光纖傳感技術，是利用高效率的數據傳輸功能，采用光纖傳感器，植入到土木結構之中，通過利用對壓力的敏感度，監測結構的內部情況惡化裂縫情況，并且以數據的形式反饋出來。然后對數據進行一個處理分析，確定出結構中的損傷情況。

采用電壓傳感技術，利用電壓傳感器，把其植入到結構內部中，利用傳感器感受結構的受力情況，檢測是否存在安全隱患。如果結構出現損傷，對傳感器造成擠壓，在電器設備端形成電位差，進而產生電位波，對其進行數據的分析，確定損傷的具體情況。

2.2.2土木工程結構健康診斷

健康診斷，首先需要確定相關的安全指標，去診斷結構是否存在損傷，并進行診斷結構的評估。采用的技術除了上述土木工程結構健康監測的技術，還有振動診斷法、超聲波診斷法、射線診斷法等。一般采用的是傳感器，來獲取數據，實現診斷，包括超聲波傳感器、微型壓力傳感器等。

在對土木工程結構健康監測和診斷的時候，需要注意的是：采用的儀器一定要具有穩定性和耐久性，并且滿足長期監測診斷的要求;所監測的數據一定要穩定和準確;在識別損傷情況的時候所采用的方法要可靠和穩定;最后是要利用網絡信息技術，實現自動檢測、故障預警。

2.3 在土木工程結構檢測診斷和安全評估系統

在整個安全故障檢測診斷評估中，安全性的評估是基于健康監測與診斷上的，安全性評估是對監測診斷的最終結構的分析和評估，所以會建立土木工程結構健康監測洗系統，系統就包括了傳感器系統、數據采集和分析系統、監控中心以及診斷功能的相關硬件軟件。

傳感器系統，是采用聚義的傳感器，比如光纖傳感器，可以監測多種信號，避免干擾。對于傳感器的布置，也提出多種方法實現對其的優化，包括模態動能法、有效獨立法、基于遺傳算法等，以實現傳感器的最優不知。損傷監測，采用的方法一般是其方法有：動力指紋分析法、模型修正與系統識別法和神經網絡法。實現對數據的分析，最終確定診斷結果，并根據結果做出安全性評估，確定安全等級，并做出相應的措施和決策。

3.結束語

文章對于土木工程結構安全性評估和健康監測以及診斷進行分析，首先對幾個基本術語進行了一個闡述，然后是對安全性評估、健康監測、健康診斷的具體技術和方法進行分析。當前土木工程建設發展中，對其結構的健康監測診斷和安全性評估不夠重視，還需要加強研究，引起相關部門重視，保證土木工程結構安全，避免出現突發性事故。

參考文獻

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