土木工程结构性能检测与识别技术探析

张艾

摘要：我国的土木工程进行的工程结构性能檢测系统都是针对特定的结构物进行单独的设计的，而我国对土木工程结构的检测与识别水平还有待提高。本文就土木工程结构性能检测与识别技术进行探析，在提出一定的结构性能检测方法的基础上，对工程结构的识别技术提出了一定的发展要求，希望会对我国土木工程的进一步发展起到一定的作用。

关键词：土木工程；结构性能；检测；识别技术

前言：

我国在对结构性能的监测技术上具有较高水平的领域是在航空航天等技术中，而这项技术被应用于土木工程领域的时间还不长。虽然土木工程结构的性能检测系统已经得到了充分的重视和推广，但是我国在土木工程领域中对检测技术的应用还处于进一步的研究阶段，因为对工程结构的检测能够为工程性能提供科学的信息，可以对工程结构出现的损伤进行及时维护，其重要的作用不言而喻。

1 土木工程结构的性能检测方法

1.1局部检测法

对土木工程的结构进行检测可以采用局部检测法，局部检测法具体又包括目测法、声发射法、射线发射法以及超声波技术等。而进行使用局部检测方法的条件就是要了解结构性能出现损伤的大体位置，检测过程中也需要应用较精确的检测仪器。对一些体型较大而复杂的设备结构涞水局部检测法不能检测出整个结构出现的问题，者也就是局部检测方法的最大缺点之一。

1.2整体检测法

为了弥补局部检测方法的不足，对土木工程结构性能的监控还可以应用到整体检测法。这种方法是利用结构发证损伤前后出现的不同参数特征的不同而进行结构的检测，其具体还分为：

（1）动力指纹法

动力指纹法是指从动力测试中获取的含有结构特性的信息，主要通过分析与结构动力特性相关的动力指纹变化来判断结构的真实情况。

（2）模型修正法

这种方法主要是利用动力试验的数据而进行条件优化约束，在此过程中不断修正结构模型的刚度分布情况，从而得到结构刚度的变化信息，利用这个信息就能够找到结构中损伤的具体位置以及损伤程度的判断，这种方法更适用于对质结构的损失处理上。

（3）神经网络法

这种检测方法从人体学理论出发，利用人脑以及其他自然神经系统进行抽象和模拟，构成新的人工神经网络。在这种网络中，大量的处理单元相互联结并按照一定的连接方法获取信息的联系模式。

（4）遗传算法

这种方法的主要实施原理为，从一组随机产生的初始解进行搜索，从而将结构的整体情况进行检测的方法。这种方法以种种优点成为了土木工程结构性能检测系统中的主要检测方法。

2 土木结构损伤的识别技术

在近期进行的土木工程研究项目中，对土木工程结构损伤的识别技术成为了我国土木工程领域的重要研究课题。但是由于我国在这方面的实验检测技术和现场条件的限制等，结构损伤识别技术没有得到充分的发展。在接下来的结构识别技术研究中，我国土木工程领域应该注重对一下几点的充分关注。

2.1取得精确的结构模型

当前的土木工程领域，都是在具备一定的基本条件下对于结构中出现的损伤进行预测的，对条件的具体规定体现在需要将客观的系统进行抽象化，形成具有一定的模型形式和参数的数学模型。然而，对不同的土木工程结构系统进行的模型化过程中，其本身所具备的复杂性结构特征导致了随机性的出现，也就导致了模型非常容易出现误差。土木工程结构所展现的复杂性，要求将引入的机构连接和便捷条件等进行一定的简化和假设等，在这个基础上建立的模型并不能准确的反应结构内部的细节问题，而导致结构模型出现大量漏洞，并不具备应用性。而伴随着不断更新的科技以及土木工程技术，新兴的实验方法能够逐渐弥补结构模型产生的误差，但是这种误差是不能完全消失的。而新兴理论和新模型的出现，会对土木结构的继续你能进行更精确的检测，这也是改进结构识别方法与结构模型的主要原因。在现阶段出现的土木工程结构模型出现的误差，如果不对其进行仔细分析，会直接造成土木工程结构检测以及损伤的识别出现问题。所以，我国的土木工程结构识别技术的提升还应该加强对模型精确度的改善，使相对精确的结构模型为土木工程的结构检测提供科学的信息支持。

2.2保证实测数据的完整性

在土木工程建设中，不完整的实测数据常常成为土木结构损伤识别中存在的另一个问题。不完整的实测数据出现的原因，就是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，而还需要结合具体的工程实际以及各种条件的限制。而结构测试的传感器大多数都被安置在一些有限的位置上，其进行的检测并不科学，不能被工程检测所需要，尤其是在一些复杂的结构中，对传感器的安装数量比较少，设备所能触及到的工程结构有限，这些因素也导致了实测数据的不完整性。不完整的数据无法结合结构损伤识别提供有效的信息，在这样条件下进行的结构检测系统为工程结构识别增加了难度，实测数据的不完整性也逐渐成为土木工程结构损伤识别中存在的重要问题。因此，土木工程检测系统应该对此问题作出更系统的解决方式，从技术各个领域攻破检测设备的安放难题，而在进行设备安放时，工程应该从自身的特点出发，认识到工程实测数据的重要性，让更完善的数据系统为工程检测服务。

2.3保证实测数据的精确性

在进行土木工程结构进行检测识别时，对实测数据进行的进一步采集和处理，会由于电子信号产生的随机误差、传感器的质量问题等为工程提供了不精确的数据信息。这些因素极大的影响了对实测数据的精确性要求，更为土木工程结构造成一定的影响。对工程机构进行损伤识别的过程中，为了使实测的自由度与模型的自由度进行完整的匹配，都会采用模型缩聚和模态扩展的方法，这些方法的使用也是导致实测数据失去准确性的原因。这些数据误差的存在会掩盖了由于工程结构改特性改变而引发的结构改变，也就造成了检测系统对结构损伤的错误识别。在进行土木工程结构的检测以及损伤的识别过程中，一些不确定因素是无法完全避免的，更是进行结构损伤识别的巨大阻碍。这些因素从根本上限制结构损伤识别技术的进一步发展，成为结构损伤识别的关键所在。对土木工程结构所进行的识别技术应该加强对实测数据精确性能的严格要求，找到避免各种阻碍因素出现的方法，减少其他因素的干扰，将工程结构实测数据达到更精确的水平，能够为我国土木工程结构识别技术整体水平的提升带来推动作用。

3 对土木工程结构监测技术与识别方法的总结

综上所述，虽然我国土木工程领域对于工程结构的监测具备一定的技术支撑，但是在具体的应用过程中，其理论性还是大于其操作性，对监测识别中的具体问题还应该在具体的土木工程中做具体的研究，从而找到适应工程特征的解决办法，在接下来的工程结构监测研究中，还应该加大对其造成的误差进行分析，尽量减小误差对工程检测结果的影响，保障我国土木工程顺利实施。

参考文献：

[1]郭原草.复杂工程结构损伤探测的叠加偏移理论及方法研究[D].中南大学2013

[2]雷家艳.基于随机动力响应互相关函数分析的结构损伤识别方法研究[D].北京交通大学2011

[3]李帅.工程结构模态参数辨识与损伤识别方法研究[D].重庆大学2013