土木工程結構檢測評估研究
引言
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，大型建筑設施的出現(xiàn)對土木工程技術提出了更高的要求。在土木工程的施工過程中，對其施工過程中出現(xiàn)的結構性損傷及時進行有效檢測，并針對出現(xiàn)的結構性損傷進行及時的維修，不僅可以提高土木工程的質(zhì)量，延長建筑成果的壽命，同時還可以避免許多重大質(zhì)量安全事故的發(fā)生。
一、土木工程結構的檢測內(nèi)容和特點
1、土木工程結構檢測內(nèi)容
（1）外觀檢測
對建（構）筑物的外貌、外部尺寸進行檢測，檢查建筑物的表面的平整性，檢測建筑物的傾斜度，以及建筑物的尺寸大小是否符合相關規(guī)定。外觀檢測是保證建筑物質(zhì)量的最簡單的方式。
?。?）強度檢測
對建（構）筑物的材料、結構進行檢測，檢測建筑物的材料強度、構件承載力、鋼筋配置情況等。通過檢測建筑物的原材料，保證建筑材料的品質(zhì)；通過檢測建筑物的構件承載力和鋼筋配置，保證建筑物的主體結構符合建筑要求，保證建筑施工安全進行，保證建筑物符合工程質(zhì)量。
?。?）結構內(nèi)部缺陷的檢測
檢測混凝土內(nèi)部可能存在的孔洞、裂縫、鋼結構的焊接等問題。通過對建筑物的工程內(nèi)部缺陷的檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)施工問題，解決施工的缺陷，保證工程質(zhì)量。
2、土木工程結構檢測特點
（1）結構檢測工作大多在露天的現(xiàn)場進行，來源于外界環(huán)境中的干擾因素多，使得土木工程檢測的結果的準確度不高，影響對土木工程質(zhì)量的評估。
?。?）工程結構檢測數(shù)據(jù)需要慎之又慎。當土木工程的結構性問題出現(xiàn)時，往往是在工程完工很久以后，由于時間很長，對結構檢測數(shù)據(jù)檔案保護不當，導致技術材料不全，甚至還會出現(xiàn)材料虛假的現(xiàn)象。
?。?）結構檢測工作需要采取采取非破壞的方式。結構檢測往往是在被檢測的工程建設完工或主體形式完工后，一般不允許破壞原構件，或者是從原構件上取樣時只能允許有微破損，破損后稍經(jīng)加固后就不會影響建筑物結構強度。這樣就保證了工程完整性，保證了工程質(zhì)量。
二、工程結構檢測方法
土木工程結構檢測根據(jù)檢測方式的不同可以分為靜態(tài)檢測方式、動態(tài)檢測方式兩種。土木工程結構的靜態(tài)檢測是通過觀察和測量建筑結構的實際大小尺寸、工程材料的彈性模量和強度系數(shù)等數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)綜合到一起，運用物理學中的力學知識去分析評價土木工程結構，評價土木工程結構的穩(wěn)定性與可靠性。
但是，由于土木工程結構形體巨大，構件繁多且具有一定的隱蔽性，對于某些過大或過于隱蔽的工程構件難以檢測，靜態(tài)檢測的方法在實際的應用中受環(huán)境等因素的影響較大，工作效率較低。而土木工程結構的動態(tài)檢測，是通過建立動態(tài)的數(shù)字化的結構動力檢測機制，監(jiān)督土木工程的結構建設工作。結構動態(tài)檢測利用結構的模態(tài)參數(shù)或物理系數(shù)，評價土木工程的結構性能。但是，土木工程的動態(tài)檢測卻受到動態(tài)監(jiān)控信號質(zhì)量和數(shù)量的限制，影響動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)的準確性。
三、土木工程中結構檢測技術的應用
土木工程建設過程中，僅僅運用傳統(tǒng)的結構結構檢測技術已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代化土木工程建設的需求，需要土木工程結構檢測技術不斷的發(fā)展，以推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展。隨著科學技術的發(fā)展進步，出現(xiàn)了許多檢測方式，尤其是物理學知識在土木過程中的發(fā)展應用，使我們能夠及時發(fā)現(xiàn)土木工程建設過程中的許多結構性問題，對我國土木工程的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。在現(xiàn)代的檢測技術中有以下幾種方式：
1、超聲波法
超聲波是在檢測土木工程結構問題時常用的一種檢測方式，該技術的產(chǎn)生是根據(jù)物理學的基本知識，依據(jù)超聲波在媒介中傳播的規(guī)律和超聲波本身的特點而產(chǎn)生的一種結構檢測技術。超聲波在不同的介質(zhì)中的傳播規(guī)律不同，通過對檢測到超聲波的波形進行分析，可以對工程結構內(nèi)部缺陷的大小以及缺陷所在的方位進行判斷。利用超聲波檢測土木工程的結構問題時，既沒有破壞土木工程設施，有檢測了土木工程的結構，實現(xiàn)了檢測目的。
2、紅外線檢測法
紅外線檢測法是根據(jù)物理學中的熱輻射定律、微分方程，對原子震動產(chǎn)生的紅外輻射進行檢測的一種結構檢測方式。任何物體其溫度只要高于絕對零度，就會輻射出來紅外線。物體的輻射強度與物體本身的溫度有關，當土木工程內(nèi)部結構發(fā)生物質(zhì)變化時，紅外線的輻射強度也隨之改變。我們可以基于紅外線輻射的變化判斷其內(nèi)部是否損傷。
3、建立動態(tài)的工程結構檢測機制
動態(tài)工程結構檢測機制的建立，需要將各種數(shù)據(jù)和信息整合到一起，形成一個有機的系統(tǒng)。動態(tài)結構檢測需要將相關的管理信息知識存入到系統(tǒng)信息庫內(nèi)，當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息來判斷土木工程的結構是否出現(xiàn)了問題。動態(tài)工程結構檢測是根據(jù)結構物理特性的變化來判定土木工程結構問題存在的可能性以及結構性問題存在的地方。
3、但是，由于動態(tài)工程結構檢測機制的成立比較困難，在實踐操作中，干擾因素較多，又容易受到土木結構的影響，使得動態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)不精確。工程檢測的數(shù)據(jù)也存在一定的失誤或偏差。影響工程的進度。就當前動態(tài)工程結構檢測在實踐中的應用來看，動態(tài)檢測機制在識別損失方面比較遲鈍，往往是在損失發(fā)生后才能檢測出來，不能起到早期發(fā)現(xiàn)和預防的作用。
四、評估方法
現(xiàn)階段,對土木工程結構進行評估時,主要應用以下評估方法:一、可靠度評估方法,這是一種以概率統(tǒng)計為基礎的評估方法;二、模糊數(shù)學評估方法,該方法尤為擅長對復雜事件的處理;三、灰色理論評估方法,該方法有效規(guī)避了對樣本過分依賴的問題,簡化了計算過程,而且保證了量化結果、定性結果的一致性;四、神經(jīng)網(wǎng)絡評估方法,該方法在處理多因素事件以及模糊事件方面表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性,評估結果較為理想。下文將針對這一方法中的概率神經(jīng)網(wǎng)絡(PNN)方法展開重點介紹。
PNN能夠?qū)崿F(xiàn)對損傷位置及類型的準確判斷。PNN利用已知數(shù)集的概率密度函數(shù)以完成貝葉斯決策,將之合理的融入人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)中,如此一來,便可完成對未知數(shù)據(jù)的歸類,對于那些多類問題(涉及θ1、θ2?θn)而言,基于P維試驗向量X的貝葉斯決策d(X)為;
d(X)∈θq(hqlqfq(X)＞hklkfk(X),k≠q)
設fj(X)為概率密度函數(shù),那么多變量高斯分布函數(shù)如下:
n=q
fq(X)=1/[nq(2π)P/2σp]Σ[-(X-Xqi)T(X-Xqi)/2σ2]
i=1
對該貝葉斯決策進行相應處理,可得到一個概率神經(jīng)網(wǎng)絡,且包括如下層次:一、輸入層;二、模式層;三、求和層;四、決策層。見圖1。
該損傷檢測方法能夠有效克服測量誤差導致最終結果不準的問題,所以,具有良好的應用前景。
結束語
隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,我國土木工程數(shù)量正在與日俱增,其結構安全與否將會對使用者的生命安全造成直接的影響,所以,展開相應的檢測及評估工作便顯得尤為重要了,這已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)共識。在檢測及評估的過程中,應基于檢測內(nèi)容選擇相對合適的檢測方法(如無損檢測方法等)及評估方法(如神經(jīng)網(wǎng)絡評估方法等),從而保證檢測結果及評估結果的客觀性、準確性,為接下來的維修、加固工作提供詳實的數(shù)據(jù)資料。
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