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土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究

文字:[大][中][小] 2018-08-24    浏览次数:    
    时代、社会、科学技术的发展,促进了计算机技术、通信技术、智能技术以及信息技术等各类新型技术的进步,这些技术在应用到土木工程结构的性能监测系统中,使其更加完善。
  一、土木工程结构的损伤识别方法
  (一)局部检测方法
  局部性的检测方法通常包含有目测法、染色法、光干涉法、回弹法、射线法以及超声波等相关技术方法。在开展局部检测时必须要提前能够获知结构损伤的大致区域,同时还要确保检测设备能够到达具体的损伤位置,在一些较为大型且复杂的结构之中,不能明确出整体结构具体的损伤信息。
  (二)整体检测方法
  采用损伤产生前后的结构参数特征来调节与判断结构损伤的方法,即被称之为整体检测方法。其中整体性的检测方法通常可被划分为以下几类:
  第一:动力指纹法。从动力测试当中获得包含有结构特性的信息动力响应,乃至于这之中的衍生物理量均可被称之为动力指纹。这一方法是借助于对动力指纹改变情况的分析,来评估结构的实际状况。在工程结构产生损伤后,响应的结构参数指标均会不同程度的发生变化,因而也便造成了动力指纹的改变。这些动力指纹便可被视作为结构损伤的发生表示,继而便可以此来诊断结构损伤。
    第二:模型修正法。这一方法通常是采用动力试验数据,并不断的进行条件优化,持续性的对结构模型的刚度排列进行修正,进而取得结构刚度的改变数据,最终达到对结构损伤的判定与具体位置的确定。此种方法在子结构的处理和划分当中包含有许多优点,可应用的范围较广。
    第三:神经网络法。此种方法是通过对人脑神经系统的模拟来实现的。这一方法能够针对单元之中互相联结的单元结构,将其依据相应数量的连接权而获取信息的一类联系方式,依据相应的学习规划,实现了在网络的学习中,对于计算、记忆以及智能识别等功能的综合应用,具有极大的容错率,因此应用领域十分广阔。
    第四:遗传算法。这一方法的基础思想是由随机产生的一组解而开展搜索,在种群当中任意一个独立的个体均是具体问题的解,即为“染色体”。此种方法借助于染色体的适应性来对其好坏予以评价,适应能力强的染色体便能够进入到下一代之中,因此通过迭代的交叉、结合,能够达到对染色体的不断优化。而将这一方法应用到结构损伤识别中,便能够在有限的已知信息条件下,迅速的判断出损伤的大致位置与程度,即便发生部分信息丢失情况,这一方法的最优求解也不会受到干扰。
  二、土木结构损伤识别中存在的主要问题
  (一)结构模型出现了误差。目前,人们对木工程结构中出现的损伤进行的预测都是在一定的基本条件下进行的,一般在规定的条件下,必须将客观的系统抽象为具有一定模型形式和参数的数学模型。当然,针对具体的土木工程结构系统,在进行模型化的过程中,由于系统的复杂性导致了很多随机性的出现。结构模型误差的产生主要是由于结构的复杂性,进而必须要将引入的结构链接和边界条件等进行一定的简化和假定等,这就导致结构模型不能准确地反映结构内部的一些细节问题,进而导致结构模型出现了很大的不完备性。随着新理论和新模型的出现,对土木结构的性能也能进行更加精确的检测,同时这也是通过结构识别方法而改进结构模型的主要目的。由于土木工程结构模型误差的存在,如果不仔细地分析,就会进一步造成处理结构损伤识别的问题。因此,结构模型出现的误差是土木结构损伤识别中存在的主要问题之一。
  (二)实测数据的不完整性。土木结构损伤识别中存在的问题还包括实测数据的不完整性。由于很多土木结构损伤的识别方法假定结构模型具有相同的自由度和实测自由度,在实际结构中,再加上条件上的限制,就会造成实测数据的不完整性。实测数据的不完整性主要是由于结构测试传感器大多只能布置在一些有限的位置上,尤其是对于一些复杂的结构,传感器安装的就更加稀疏。同时,实测数据的不完整性还无法给结构损伤识别提供有用的信息,这种条件也在一定程度上加剧了识别问题产生。因此,实测数据的不完整性是土木结构损伤识别中存在的非常重要的问题。
  (三)实测数据的不精确性。在对实测的数据进行进一步的采集和处理的过程中,由于电子信号的随机误差存在,并且传感器由于质量问题也会带来一定的系统误差,进而造成信号处理或识别技术具有非常大的不精确,这些都被认为是实测数据的不精确性造成的误差。在对土木结构进行损伤识别的实际过程中,为了使实测自由度和模型自由度尽可能地匹配完整,一般都采用模型缩聚和模态扩展的方法,进而就会导致一些误差的出现,这同样也是实测数据不精确性造成的误差。数据误差的存在还可能会掩盖因结构特性改变而引起的结构改变,进而就会导致检测系统无法进行对损伤识别。当然,在对土木结构的损伤识别进行研究的过程中,有些因素是完全无法避免的,也是所有损伤识别方法无法消除的问题。因此,这些因素成为限制结构损伤识别进一步发展和应用的关键。
  三、结语
  总而言之,相关部门以及工作人员还需要不断加强对土木工程结构性能检测系统以及损伤识别方法的研究,不断提高土木工程结构实时数据测量的准确性与精准度,增加土木工程的安全性从而保证人们的生命财产安全。 
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