土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评

黄吉

摘 要：为了创造美好生活环境，提高生活质量，我国建筑行业迅速发展，土木工程建筑的数量随之增加。但是纵观目前的土木工程建设，关注点和研究点侧重于设计以及施工技术，更加关注环保节能、技术创新。而土木工程结构的施工以及后续结构的检测却被忽视了，本文就针对土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评展开研究分析。

关键词：土木工程结构;安全性评估;健康监测;诊断评述

引言：土木工程事故频发，比如桥梁出现折断，房屋倒塌等，造成一定的人员伤亡和经济损失，也为人们的正常生活带来影响。主要的原因就是对于土木工程的评估监测不到位。目前对于土木工程结构安全性评估、健康监测以及诊断评述的研究，实际技术比较缺乏，相关的研究文献也比较少，还属于一个刚发展的阶段，已经落后于土木工程其他方面的发展，所以需要进一步的加强研究讨论，提高土木工程结构的安全稳定。

1.理论性分析

安全性评估，主要是利用一定的测试手段、设备以及技术，对土木工程当前的工作状态进行测试，并且分析其临界失效状态，与测试结果比较，最终确定和评价工程的安全等级。这里的安全性评估并不是可靠性，是对于工程给出安全等级。让工作人员根据安全等级分析是否需要进一步的维修。

健康监测，对于土木工程结构的健康，也就是其实际的结构能够满足预期的功能。土木工程从施工建设到后期投入使用，随着时间的增加，都会进行损伤的累积，而健康监测就是利用无损伤的检测方式对土木工程结构进行监测，获得结构的内部信息以及结构反应，分析了解结构因为损伤、退化而导致的改变。确定其改变是否会造成为安全隐患，提前找到结构损伤，确保安全，这是一个实时的在线监测。

健康诊断，这里对土木工程的诊断，主要是因为土木工程结构在施工和使用过程中，会受到一些自然、认为的破坏，就比如桥梁，会长期在荷载中，有时候还会超荷载，再加上地震、强风等方面，造成桥梁破损。这就需要测定结构的一些指标，通过指标判断其是否受到损伤，确定损伤的位置和程度，分析其安全性，以及使用寿命。并且根据诊断的结构，做出一定的判断和决策。

2.土木工程结构的安全性评估、健康监测及诊断技术

2.1 土木工程的安全性评估

对于土木工程的安全性评估，了解土木工程的安全状况，确定安全等级。安全性评估是一个比较复杂、繁琐的工程。首先在形成评估报告之前，需要根据土木工程的结构性进行分析，确定出土木工程结构的潜在安全隐患和损伤的实际情况，从而确定出安全等级，进行数据的分析并且做出评估的报告，评估报告的内容结构内部的损伤、混凝土的相关结构等一些关键结构，同时也需要注意对风险的一个精准性评估。

然后是根据评估报告，给予安全等级制定预警机制，针对其实际的损伤和安全隐患，制定出相应的防范措施和保护措施。确保土木工程的安全，避免出现在使用过程中突然故障，造成不可挽回的损失。

2.2 土木工程结构健康监测及诊断

2.2.1 土木工程结构健康监测

健康监测在上述内容中已经进行了简单的分析，健康监测依赖于一定的技术手段，利用先进的信息技术，实现监测。比如神经网络技术，利用神经网络技术，先对其相应的损伤参数进行设置，利用计算机建立一个完整的土木工程结构模型图。这种技术可以被应用各种复杂土木工程结构的监测，还能避免外界的因素影响，包括噪声，以及自然环境的影响。该技术的应用，其重点就是对数据的处理和优化。

光纤传感技术，是利用高效率的数据传输功能，采用光纤传感器，植入到土木结构之中，通过利用对压力的敏感度，监测结构的内部情况恶化裂缝情况，并且以数据的形式反馈出来。然后对数据进行一个处理分析，确定出结构中的损伤情况。

采用电压传感技术，利用电压传感器，把其植入到结构内部中，利用传感器感受结构的受力情况，检测是否存在安全隐患。如果结构出现损伤，对传感器造成挤压，在电器设备端形成电位差，进而产生电位波，对其进行数据的分析，确定损伤的具体情况。

2.2.2土木工程结构健康诊断

健康诊断，首先需要确定相关的安全指标，去诊断结构是否存在损伤，并进行诊断结构的评估。采用的技术除了上述土木工程结构健康监测的技术，还有振动诊断法、超声波诊断法、射线诊断法等。一般采用的是传感器，来获取数据，实现诊断，包括超声波传感器、微型压力传感器等。

在对土木工程结构健康监测和诊断的时候，需要注意的是：采用的仪器一定要具有稳定性和耐久性，并且满足长期监测诊断的要求;所监测的数据一定要稳定和准确;在识别损伤情况的时候所采用的方法要可靠和稳定;最后是要利用网络信息技术，实现自动检测、故障预警。

2.3 在土木工程结构检测诊断和安全评估系统

在整个安全故障检测诊断评估中，安全性的评估是基于健康监测与诊断上的，安全性评估是对监测诊断的最终结构的分析和评估，所以会建立土木工程结构健康监测洗系统，系统就包括了传感器系统、数据采集和分析系统、监控中心以及诊断功能的相关硬件软件。

传感器系统，是采用聚義的传感器，比如光纤传感器，可以监测多种信号，避免干扰。对于传感器的布置，也提出多种方法实现对其的优化，包括模态动能法、有效独立法、基于遗传算法等，以实现传感器的最优不知。损伤监测，采用的方法一般是其方法有：动力指纹分析法、模型修正与系统识别法和神经网络法。实现对数据的分析，最终确定诊断结果，并根据结果做出安全性评估，确定安全等级，并做出相应的措施和决策。

3.结束语

文章对于土木工程结构安全性评估和健康监测以及诊断进行分析，首先对几个基本术语进行了一个阐述，然后是对安全性评估、健康监测、健康诊断的具体技术和方法进行分析。当前土木工程建设发展中，对其结构的健康监测诊断和安全性评估不够重视，还需要加强研究，引起相关部门重视，保证土木工程结构安全，避免出现突发性事故。

参考文献

[1]袁鹏翔.土木建筑结构安全问题分析[J].江西建材，2019（06）：84+86.

[2]张秀庭.土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J].居舍，2017（29）：3.

[3]李景宏.土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J].科技传播，2012，4（19）：57-58.