土木工程结构损伤诊断研究

常城冯振

摘要：土木工程结构是我国工程建设最常用的结构，这种结构和其他结构相比，有其自身特点。如尺寸较大、质量较重等。这些特点使得该结构在使用过程中极容易受到环境状态和非结构构件的影响，从而出现损伤。如果不能及时的识别和诊断这些损伤，将会造成土木工程结构性能的退化，最终会导致质量事故和安全事故的发生。因此，必须要加强土木工程结构的损伤诊断，确保结构完整性。本文从国内外土木工程结构损伤诊断方法的现状入手，主要对结构损伤识别与诊断方法进行了研究。

关键词：土术工程结构；损伤诊断；研究

1.国内外土木工程结构损伤诊断方法的现状

目前，土木工程结构损伤诊断在机械领域得到了广泛的运用。很早就有人们对齿轮及一系列的机械零件进行了结构损伤诊断。到了上个世纪中叶，结构无损伤技术得到了飞快的发展。随着科技的发展，人工智能、信息技术逐渐应用到了结构损伤的领域。随着技术的不断创新和改进，使得土木工程结构损伤诊断的识别更加便捷和准确。现阶段，建筑行业的结构损伤并不是很高，且其危害程度远不如机械工程，与此同时，能够在一定程度上允许带损伤工作，因此，相比之下，土木工程的结构损伤诊断技术不够成熟，很大一部分技术处于结构可靠性评估阶段。到了90年代中期，土木工程结构损伤诊断处于发展时期，同时还制定相关的标准和规范，随着科技的发展，土木工程结构损伤诊断朝着智能化发展。目前，我国的土木工程结构损伤诊断还处于起步的阶段，发展的时问较短，发展比较单一，只随着抗风和抗震不断发展，基于安全鉴定及可靠性才不断对土木工程结构诊断进行分析。

2.土木工程结构损伤诊断方法

2.1局部检测技术

通常情况下，局部检测技术主要包括射线法、声发射法、目测法、回弹法、脉冲回波法以及发射光谱法等。在整个结构检测的过程中，通常借助于以下几种技术，并结合使用来共同识别结构的损伤状态。总之，其检测方法通常情况下有以下几种射线检测技术，即利用射线对结构损伤情况进行相应的检测，从而识别结构缺陷的位置以及形状，进而可以准确的判断出结构损伤的实际情况；超声波检测技术，借助于脉冲波自身通过不同种类的介质能够产生反射的特性，与此同时，参照波在不同的介质材料中，相应的衰减程度不尽相同，由此能够针对材料中的不同种类的缺陷进行识别；声发射法，即用发射器将发射的弹性波信号转换为电信号，并把电信号经过处理之后得到相应的特征参数，由此一来，能够在一定程度上推测结构材料缺陷的位置。

2.2整体检测技术

2.2.1动力特性识别法

众所周知，大纲结构发生损伤之后，其刚度以及质量等参数会在一定程度上发生改变，进而极大的影响其自身的动力特性发生相应的变化。与此同时，动力自身特性的改变能够在一定程度上当作结构损伤发生的标志，并以此标志识别结构的损伤，并准确的诊断结构的损伤程度。

2.2.2模型修正与系统识别法

现阶段，系统识别法以及模型修正法是借助于模型构造优化约束条件以及动力测试方法，并且在一定程度上修正结构的阻尼、刚度以及质量等特性，以至于其测试获得的结构响应基本等于最大响应，并逐渐将修正后的基线模型矩阵以及模型矩阵进行比较，以此完成针对结构损伤的识别与诊断。与此同时，该方法在处理子结构模型以及划分结构单元上具有诸多优点，但因为测试参数不敏感、测量噪声强与模型误差大等因素，也使的该方法在结构损伤诊断过程中受到了一定的约束。除此之外，现阶段模态试验测得的模态信息还不够成熟和完备。

2.2.3神经网络技术

目前，人工神经网络技术主要是借助于模拟人体神经机理，进而进行分析与研究客观事物的方法。人工神经网络技术兼具自我学习功能以及计算机并行计算能力。该技术还具有强大的容错性，并且善于扩散、综合以及联想，借助于神经网络算法的墨水识别能够很好的解决模式损失以及高噪声等问题，使其已经成为了一项土木工程结构损伤识别与诊断的有效工具。人工神经网络技术的原理是借助于研究结构在各种不同状态下的相应反应，从而相应的提取出结构的特征值，进而以神经网络输入向量当作结构损伤敏感的参数，再相应的输出结构的不同损伤状态，并逐渐有序的建立起输出损伤状态以及输入参数之间的特征关系，与此同时，训练后的神经网络有着模式分类能力，能够在一定程度上反映出结构损伤的模式。此外，人工神经网络技术的自身特性决定其具备强非线性的映射能力，从而极大的适合于非线性模式分类以及识别，人工神经网络技术和模型修正法相比，前者的适用范围更加广泛。

2.2.4遗传算法技术

上世纪中期，提出了遗传算法技术，该方法在一定程度上是参照达尔文进化论中优胜劣汰，适者生存的原则，从而找寻其中的最优者，同时能够用此方法进一步得到满足要求的最优解。通常情况下，遗传算法不需要借助于连续性的信息，一般只需要计算各目标解，并借助于共同搜索多个线索的方式，从而对目标解进行优化，总之，遗传方法适用性强，且操作简单。因此，能够在信息量相对较少的情况下，从而借助于遗传算法来判定结构损伤程度以及位置，就算是结构的模态信息偶尔丢失了，借助于遗传算法也会发挥其损伤诊断以及识别能力，进而不会对结果产生影响。

3结语

诊断技术方法的不断创新发展，与各类先进的科学技术紧密相关，在现阶段土木工程建设和施工过程中很可能会遇到一些难以用肉眼发现的结构性损伤和问题隐患，依靠人工检查和盘查的方式是很难发现隐藏在结构内部的损伤问题的，此时就要依靠更为先进的检测和诊断技术方式来找出隐蔽性更强的问题。在今后诊断技术方法持续发展的进程中，还要不断提升技术的应用水平，提高技术创新能力，可以对更为复杂的结构性损伤做出科学、合理的诊断。

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