浅谈土木工程结构损伤诊断

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摘要：文章针对土木工程项目的建设状况，对结构损伤诊断方法进行研究，旨在通过工程结构损伤诊断方法的明确，保证工程项目的稳步进行，以实现土木建筑工程施工的安全性、稳定性，为土木工程结构损伤诊断方法的确定提供参考。

关键词：土木工程；结构损伤；诊断

在土木建筑工程行业发展中，通过工程项目的设计可以保证建筑在自然灾害的影响下保持稳定、安全的状态，以满足人们的居住需求。但是，在当前土木工程项目设计中，存在土木工程结构损伤的问题，这些影响因素若不能及时解决，就无法保证建筑工程的安全性、稳定性。因此，在当前土木工程项目施工中，应该将土木工程结构损伤的诊断作为核心。检测人员应该细化结构损伤内容，通过控制需求的综合分析，保证结构损伤诊断的精确度，将土木工程结构的损伤降到最低状态，以推动土木建筑工程行业的稳步发展。

1土木工程结构学概述及结构损伤诊断

1.1土木工程结构学概述

通过对土木工程结构学的研究可以发现，其主要内容是指共性的结构选型、力学分析、设计理论等。在结构工程学的项目研究中，会使用力学对建筑物的屋面、桥梁等进行荷载作用下的力学研究，并根据结构内力以及形变的状况，进行施工控制方案的处理，以保证工程项目处理的安全性、可靠性。

1.2土木工程结构损伤的诊断目标

在土木工程项目施工中，土木工程结构损伤及缺陷是不可避免的。通常状况下，土木工程结构损伤检测方法可以分为局部检测以及整体检测两种，其中的局部检测主要是依靠无损检测技术对特定构建进行精确的监测、查找，以保证结构缺陷查找的有效性。整体性检测是针对土木建筑工程的整体状态，采用间断或是连续性的结构评价，以提升结构故障检测的整体效果。通过土木工程结构损伤的诊断，可以将诊断目标分为以下内容：（1）确定结构存在的损伤；（2）确定损伤的几何位置；（3）确定损伤的严重程度；（4）预测结构的使用寿命。通过这些损伤项目的诊断及分析，可以为土木建筑施工提供针对性的解决方案，提高土木工程结构的稳定性[1]。

1.3土木工程结构损伤的诊断现状

结合当前土木工程施工状况，结构损伤诊断得到了人们的关注。伴随当前科学技术的发展，通过人工智能以及信息技术的使用可以提升结构损伤诊断的有效性，满足当前土木工程施工的核心需求。但是，在当前土木工程结构损伤诊断中，存在着结构损伤诊断技术不成熟的问题，导致损伤诊断方案缺乏可靠性，无法满足当前土木工程的安全施工需求。也就是说，在当前土木工程结构损伤诊断中，其技术处于初步发展的阶段，为了提升结构损伤的诊断效率，应该将损伤诊断作为核心，通过多样化诊断技术的运用，保证土木建筑工程施工的安全性。

2土木工程结构损伤诊断方法

2.1局部检测技术

在土木工程结构损伤诊断中，局部检测方法通常包括目测法、回弹法以及超声波技术等，通过这些局部性检测技术的运用，可以提高局部建筑结构的诊断效率。但是，对大型、复杂的建筑结构而言，无法进行有效检测。在局部检测技术使用中，其具体的诊断方法包括以下内容：（1）目测法。所谓目测法，主要是对土木工程结构进行直接观测，当发现建筑结构表现出现裂缝、变形等现象，应该确定损伤部位。（2）回弹法。对于回弹法，主要是在适用回弹仪检测中，对混凝土表面硬度进行推算，以确定混凝土的强度。在回弹法检测技术使用中，可以实现结构损伤诊断的简便性、灵活性，因此很多土木工程的结构损伤检测人员会使用该种方法。需要注意的是，在土木工程结构损伤检测中，当发现混凝土表面与内部质量存在差异的问题，不能直接采用回弹检测法，以避免检测结果不准确。（3）声发射技术。对于声发射技术而言，主要是在材料或是结构受到外力作用或是内力作用的状况下，微观结构中的不均匀或是内部缺陷会使应力集中，并以弹力波的形式释放能量。声发射技术作为一种较为常见的物理检测技术，在检测中会使用到仪器探测、记录等设备。在声发射法使用中，其技术特点体现在以下方面：首先，声发射技术作为一种动态性的检测方法，可以通过能量探索到被检测的物体；其次，声发射对线性缺陷相对敏感，稳定的缺陷状况下不会产生发射信号；再次，在声发射技术使用中，所提供的活性缺陷会随着载荷、时间以及温度的变化形成实时性的信息，所以该种技术被广泛地运用在工业产业的在线监控之中。最后，超声波。超声波检测技术作为一种机械波，是在机械振动以及波动理论基础上形成的。将超声波检测技术运用在土木工程的结构损伤检测中，存在着较为明显的方向性，所以将超声波检测技术运用在混凝土之中，可以提升检测的整体效率[2]。

2.2整体检测技术

（1）动力指纹检测技术。在动力指纹识别法运用中，主要是在结构寻找中确定指纹变化，当建筑结构一旦发生损伤，会出现动力指纹变化的现象。因此，在动力指纹发检测中，应该注意以下问题：首先，在对动力指纹变化分析中，应该对结构损伤的标志性内容进行分析，针对诊断结构的特点，进行检测频率、振型以及功率谱的确定，以全面提升土木工程结构损伤诊断的质量。其次，在大型模型以及实际检测分析中，应该对结构损伤导致的固有频率进行确定。这种检测存在着一定的敏感性，精确度相对较弱，当检测中的振型曲线以及应变模态出现振动测试变化量级过小的状况，就会影响判断效果，因此，动力指纹发通常被运用在结构损伤较为敏感的结构检测之中[3]。（2）模型修正技术。对模型修正技术进行分析，通过动力实验数据确定条件约束方案，之后按照修正结构模型确定刚度分布状态，以得到准确性的刚度变化信息，实现各个建筑结构损伤位置的有效判断。在模型修正技术使用中，通过最优矩阵修正法、灵敏度矩阵修正技术的综合性运用，可以提升结构损伤判断的整体价值。结合模型修正技术在损伤识别中振动现象的分析，发现存在振动测试模态集不完备、测试自由度不足等问题，若整个过程中的修正信息不完整，会影响结构损伤诊断的有效性。因此，在模型修正技术使用中，为了解决上述问题，应该做到以下内容：第一，降低有限元模型的自由度，在建筑结构损伤检测中，当使用缩具法进行结构模型修正中，应该将不完备的实测检测结果作为重点，以保证有限元模型检测的有效性。第二，在合理划分子结构以及最优测点布设中，应该通过最大信息的获取保证模型修正技术使用的合理性。第三，在统计分析技术使用中，应该将统计技术的研究作为核心，结合建筑结构模型的特定参数，对有限元模型的随机特点进行分析，或是利用谱密度估计方法，修正概率密度函数的表达及损伤状态，以提升建筑结构损伤处理的核心价值。（3）神经网络技术。在神经网络技术分析中，主要是在人体神经网络模拟中客观分析事物的具体状况。这种技术存在着较强的容错性以及扩散性价值，通过神经网络技术的使用，可以更好地解决土木工程结构的损伤以及高噪音现象，完善监测结果。而且，在人工的神经网络系统中，需要根据不同的检测状态，进行损伤模式结构的确定，实现人工神经网络以及模型修正技术的融合，满足土木建筑工程结构损伤问题的处理需求[4]。（4）遗传算法。土木工程结构损伤诊断中，通过遗传算法的运用，可以针对原始土木工程结构的特点，进行原始数据以及检测数据的参数对比，在这种损伤诊断中可以及时发现损伤问题，以提升结构损伤诊断的整体效果。而且，在遗传算法使用中，通过较少数据的利用，不需要诊断目标数据以及函数的连续性，也不用对结构梯度进行研究，可以全面提升建筑结构诊断中的抗干扰价值，为土木建筑工程结构损伤的诊断提供参考[5]。

3土木建筑工程结构损伤诊断的发展趋势

3.1确定新的灵敏损伤指标

通过对土木建筑工程损伤问题的分析，为了提升损伤状况分析的准确性，应该将新的灵敏损伤指标作为核心，以保证土木建筑结构损伤处理的有效性。在一些大规模、复杂性的工程结构中，如桥梁，当出现结构损伤的现象，就应该确定损伤程度，但是，在单一性的伤害指数中，难以准确分析出损伤的成体，会影响土木建筑工程诊断的精确性。在室内模型试验中，通过新的灵敏损伤指标的确定，可以将构件模型向整体比例模型转化，以实现土木建筑工程结构损伤灵敏度诊断的标准性。

3.2建立土木工程基准结构模型

在大部分土木建筑工程结构损伤问题研究中，大部分的监控监测以及损伤诊断方法与结构损伤前后的特征存在关联。在土木建筑工程结构损伤判断中，应该参考有限元机构模型的特点，进行初始有限元模型的设计，以保证测试以及检测结果的准确性，实现当前土木建筑工程中结构损伤检测的准确性，推动整个行业的稳步发展。

4结束语

总之，在当前土木建筑工程损伤诊断中，为了有效提升建筑结构损伤的有效性，应该针对土木建筑工程的基本特点，进行建筑工程施工方案的完善，以全面提升建筑工程的损伤诊断的有效性，推动建筑施工项目的稳步发展。对于土建工程结构损伤的基本现象，应该明确科学性的诊断方法，通过局部损伤诊断以及整体损伤诊断方法的构建，保证各项施工工序的稳步进行，提高建筑工程的质量。因此，在当前土建工程结构损伤现象分析中，诊断人员应该结合工程的特点，保证损伤诊断的科学性、严谨性，为土建工程施工项目的稳步进行提供支持。

参考文献：

[1]侯立群,赵雪峰,欧进萍,等.结构损伤诊断不确定性方法研究进展[J].振动与冲击,2014,33(18):50-58.

[2]赵宇.土木工程结构损伤诊断预处理探究[J].市场调查信息(综合版),2019(5):169.

[3]张望喜,刘精巾,陈宝,等.考虑弯剪相关性的钢筋混凝土受弯构件承载力计算[J].重庆大学学报,2018,41(1):30-41.

[4]霍兵勇,易伟建,胡岚,等.钢筋混凝土组合梁的损伤诊断实验研究[J].中国科学:技术科学,2015(7):757-765.

[5]许斌,王治原,陈洪兵.钢筋混凝土柱动力滞回性能两尺度数值模拟[J].建筑科学与工程学报,2017,34(3):16-23.

作者：杜江 单位：中冶建筑研究总院有限公司