淺議土木工程損傷檢測技術

劉漢卿

摘要：土木工程的質量是保證建筑物穩定的基礎，由于建筑物的長久使用，結構會發生腐蝕，此外建筑還會受到地震等自然災害的影響，建筑結構會發生變化，所以要對土木功能的性能進行必要的損傷檢測，損傷檢測技術有多種，技術的應用要結合土木工程的特點。

關鍵詞：土木工程;損傷檢測

近些年來，土木工程在我國得到了迅猛的發展，人們也越來越關心居住質量的提高。土木工程的結構是人們工作、生活、學習環境中的重要支撐，只有確保土木工程的結構安全，才能使人們的日常生活得以順利進行。一旦土木工程的結構難以保證，就勢必會給人們的生命財產安全帶來極大的威脅。因此，對土木工程的損傷程度及類型進行準確的判斷，評價土木工程結構的健康狀況具有十分重要的意義。

一、土木工程結構檢測技術研究

在土木工程中，砌體結構起到至關重要的支撐作用，它也是土木工程結構中最為常見的一種結構形式，關于砌體結構的檢測方法主要分為兩種形式，一種是動態檢測形式，另一種是靜態檢測形式。不論哪種檢測形式，基于土木工程結構的使用特點，都需要確保檢測技術具備較高的精準度。砌體結構的檢測技術的主要方法包括回彈法與鉆芯法，在選擇檢測方法時，需要依據砌體結構的主要構成材料來進行確定。例如，土木工程的砌體結構為石塊砌體時，利用鉆芯法來進行檢測最為合適，則如果砌體結構為紅磚組成，則可以通過回彈法與鉆芯法結合使用最為合適。在對土木工程的砌體結構進行檢測過程中，檢測人員需要將砌體結構中的自重砂漿輕度作為檢測參數，并利用推出法與筒壓法來進行相應的檢測。推出法的檢測流程相比于筒壓法來說要更為簡單，它不需要進行任何取樣，檢測人員可以通過推出儀來對土木工程結構中的砌塊進行推出操作，從而得出推出砌塊時的力度與砌體的砂漿飽滿情況來判斷出砌體結構的質量能否滿足要求。

二、土木工程結構損傷識別方法研究

（一）局部損傷識別方法

局部損傷識別方法有很多，比較常見的有聲發射法、回彈法、發射光譜法、射線塵法、脈沖回波法等，這些方法都屬于局部損傷識別方法，能夠對結構中的裂縫位置進行精確的檢查與識別。此外，在對土木工程結構進行局部損傷識別時，還可以通過將這些方法進行結合實合來對結構中的實際損傷情況進行共同識別。通過這些識別方法的使用，不僅能夠對結構中的損傷程度進行精確識別，還能夠對土木工程結構中的損傷類型及損傷位置進行精確的識別。

（二）整體結構損傷識別方法

土木工程結構中包含著大量的剛度、阻尼、質量等物理參數，這也使其成為一種非常復雜的力學系統。當土木工程結構中產生損傷時，其整個結構參數也會產生重大變化。因此，對整體結構損傷的識別與判斷，可以通過其參數變化來進行確定，而整體結構損傷識別方法便是依據該原理來進行檢測的。

三、整體結構損傷識別方法

（一）模型修正法

模型修正法是通過土木工程結構模型的構建來對其約束條件進行優化與動力測試的一種損傷識別方法，它能夠在某種程度上對土木工程結構中的阻尼、質量、剛度等特性進行修正。模型修正法的結構測試響應與最大響應基本相同，它能夠通過對模型矩陣和基線模型矩陣進行修正，然后將兩者進行比較的方式，以此完成對土木工程的結構損傷識別與判斷。

（二）遺傳算法

遺傳算法是根據自然界中的物競天擇生存法則逐漸演變出來的，它主要是以適者生存、優勝劣汰的原則來對土木工程結構損傷進行識別的，采用這種方法能夠求出土木工程結構的最佳狀態，通過計算的方式將各個目標解進行求出，并通過共同搜索的方式來對這些目標解進行分別優化，以此篩選出最佳的目標解。遺傳算法在土木工程結構損傷識別中的適用性非常強，操作也較為簡單，其尤為適合那些信息量較少時結構損傷的識別與判定，即使結構中的模態信息缺失，也不會給遺傳算法的識別結果帶來影響。

（三）神經網絡算法

神經網絡算法也是土木工程結構損傷識別的一種檢測方法，它是通過對人體神經機理進行模擬的方式來對土木工程結構進行分析與研究的。神經網絡算法同時兼顧了強大的并行計算能力與自我學習能力，并且具備較高的容錯率，能夠依靠神經功能中的擴散、聯想與綜合，通過黑水識別的方式來消除損失識別過程中產生的高分貝噪音與檢測損失，這也使其在土木工程結構損傷識別中成為一項非常重要的檢測方法。神經網絡算法能夠根據不同狀態下的土木工程結構所產生的不同反應，來對這些反應的特征值進行提取，并將結構損傷的敏感參數作為該算法的輸入向量，以此輸出與之相匹配的結構狀態，以此形成輸入參數和輸出狀態相對應的特征關系，并且，神經網絡算法還能根據其強大的并行計算能力來對模式進行分類，以此對結構損傷模式進行某種程度上的真實反應。

（四）動力指紋法

當土木工程的整體結構發生損傷時，其結構參數會在某種程度上產生變化，進而造成其自身動力特性發生改變，而動力指紋法便是依據結構中動力特性的改變來對結構的損傷程度進行識別的。動力指紋中最常用到的動力特性主要包括振型、應變模態、頻響函數、坐標模態保證準則、頻率、模態曲率、柔度等，在動力指紋法中，對單一的動力特征進行識別的方法主要有振型差法、曲率模態法、頻率比法等，對多種動力特征進行識別的方法主要有剛度差陣、能量損傷指紋、柔度差陣、能量商差指紋等。

四、結語

綜上所述，對土木工程結構的檢測技術與損傷識別方法已經越來越受到人們的關注，在研究進展上也取得了較大突破。不過，目前我國在土木工程結構的檢測技術與損傷識別方法的研究方面仍舊有待深入，這就需要我們秉承著堅持不懈的精神來進行鉆研與創新，才能使結構檢測技術與損傷識別方法得到不斷發展，為人們創造一個健康、舒適、安全的生活環境。

參考文獻：

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