基于土木结构损伤及其诊断方法分析

摘 要：土木工程结构作为我国工程建设的常用模式，其结构在与其他结构相比之下，尺寸大和质量重的特点比较明显。然而，这也使得该类结构往往会在具体的使用过程中受到环境的影响与非结构构件的作用时，往往容易出现损伤的情况。而这些损伤如果没有得到了及时的处理，往往导致损伤进一步加剧，严重时甚至会造成土木工程结构性能的减弱，最终出现质量风险和安全事故。因此，强化土木工程结构的损伤诊断，对结构完整性的保障具有重要意义，对建筑物的质量和安全具有重要的保障。据此，本文主要分析了土木工程结构损伤的危害及损伤诊断的内涵，并详细介绍了几种损伤诊断方法。

关键词：土木工程；结构损伤；诊断；检测

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.086

0 引言

随着我国城市化建设懂的不断深化，我国建筑物在居民日常生活中发挥着越来越重要的作用，因此，一旦土木工程出现质量风险和安全隐患，其所造成的危害并不比特大型自然灾害小，必然造成巨大的人员伤亡和经济损失。因此，积极强化对土木工程结构损伤的诊断工作，不仅可以提升损伤识别程度，还能通过诊断来详细而全面的了解建筑物内部的损伤情况，制定科学合理的修复方案。

1 土木工程机构损伤的危害及损伤诊断概述

土木工程结构是目前我国建筑物中最常用的结构，目前对该结构的研究和改进也在不断的推进，因为该类结构形式在巨大的自然灾害中极易发生振动，例如地震。然而，这类振动往往也是风险和隐患发生的诱因，轻则造成结构性的损伤，重则会引发工程出现安全问题和质量问题，届时的损失将难以估计。因此，工程管理人员需要对土木工程结构损伤的诊断进行强化，不仅可以保障工程的质量，也可以避免土木工程结构损伤所引发的事故造成经济效益和社会效益的损失。

可以通过对新旧建筑物以及工程的结构进行检查，从而判断其中是否存在内部结构损伤懂的状况，不仅可以保障新建筑物的后续施工和经济效益，同时也可以其投入使用后的维护费用进行良好的节约。其次，结构损伤的诊断也可用于对自然灾害后的地区建筑物进行诊断和损伤勘察，从而确定结构损伤是否存在、存在于何种位置以及严重程度等，方便后期维修工作和入住状况的分析。最后，还需要对部分重要的工程进行周期性检查，确保建筑使用过程中的结构内部安全性，保证建筑物的正常使用。

值得一提的是，在加固工作的完成中需要依据结构性损伤的诊断结果来对建筑物加固后的可靠度进行判断，这一可靠度也是目前用来评定建筑物安全性的重要指标之一，同时也是的设计人员进行方案设计的依据。

2 土木结构损伤及其诊断方法分析

2.1 局部检测技术

目前常用的局部检测技术也被称为无损检测技术，目前常用的无损诊断技术主要包括了：超声波检测、射线检测，涡流检测，磁粉检测、渗透检测等五种技术，这类技术通常被用于判断建筑物内部结构主体是否存在裂缝，衔接牢固程度，以及构件连接等问题。为了保障实际工作开展的效率，也通常将多种方法结合起来对结构损伤状况进行检测和了解。

磁粉检测也通常被用对材料进行检测，尤其材料密度均匀度和连续性，其原理在于材料吸附磁粉所产生的磁痕会根据判断建筑的不连续的位置、大小、位置以及严重程度进行反映。射线检测检查是以射线穿过材料时会因为材料不同状况产生不同程度的反射，最终完整的反映在数据显示器上为原理。超声波技术是利用超声波在被检测的建筑之中会发生反射、透射等热点，在使用过程能够检测出建筑的活动性缺陷。我们将电信号进行放大，可以得到一些特征参数，通过特征参数可以判断出结构内部产生损伤的具体部位。涡流检测的原理来自于电磁感应的涡流变化，这种变化可以反映建筑工程体内不同位置的结构缺陷和性能不足问题。渗透检测方法是借用荧光染料或有色染料渗入工件缺陷之中，及时将表面擦除，也会反映出缺陷的具体的状态。

2.2 整体检测技术

2.2.1 动力指纹检测技术

动力指纹检测技术是对被检测结构与标准结构进行比对来进行检测的一种技术。因为被检测结构一旦与标准结构存在不同，就会因为自身在动力指纹上辈显示出了，主要包括了频率、振型、应变、柔度、功率谱、COMAC、MAC、频响系数等。虽然这类方法可以探测出结构损伤的存在与否，以及范围大小，但是对土木结构损伤的具体情况难以做出精确的测量，需要配其他精细的测量技术和方案。

2.2.2 神经网络法

随着科技水平和信息水平的提升，我国在人工神经网络诊断法中取得了不错的成绩，ANN神经网络法就是其中的一种，并且可以进行自我学习和计算。该项技术的优势在于其非常人性化，而且具备一定的前瞻性，并且有效的避免了噪音和结构性损伤。ANN诊断方式具有诊断非参数的特征，而人工神经网络诊断法可以解决复杂的非线性映射关系，最终快速地确定结构性损伤的具体情况。因此，这也使得这种方法得以被广泛的应用。

2.2.3 遗传算法

遗传算法首先要对各类的参数和数据进行综合性的抓取和选呢，然后选择最合适的方案来完成诊断。遗传算法的优势在于其可以在信息匮乏的条件进行损伤是否存在、损伤大致位置以及程度等信息的判断，实现对了模态信息不全问题的有效应对，发挥出择优方案的能力。遗传算法是计算可行解，而不是目标函数之间的连续性，所以在计算的时候并不需要知道数据之间的梯度连续性，可以通过多种方式来进行搜索，不会因为部分的数据而让选择陷入僵局。

3 结束语

不同的诊断方法具有不同的优势和特点，这也决定了该方法所适用的范围。近些年来，我国的结构损伤诊断技术投入了不少的研究，这也为实际工程中的应用提供无数的依照。然而，由于结构损伤诊断需要对机构空间内的多处损伤进行分析，而其分布范围损伤症状以及成因和程度都具有非常复杂的因果关系，这也使得其因素也具有一定的随机性、不确定性以及模糊性，使得诊断效果难以确定。因此，具体实践中的土木工程诊断还需要进行更多的研究。

参考文献：

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