工程结构健康监测？

~ 随着我国经济的发展和科技的进步，许多大型结构工程得以兴建，但它们在服役过程中不可避免的会受到荷载作用、环境腐蚀、材料老化、疲劳破坏等因素的耦合作用而产生损伤累积，导致结构的抗力衰减，容易引发突发事故。
　　常规的人工检测的方法带有很大的主观性，检查时间过长，不能在突发事件后迅速查明结构的健康状态。因此，工程结构健康监测技术越来越受到社会各界的广泛重视，对灾害的提前预警或在灾害发生后评估结构的损伤程度及其剩余寿命已成为当前各国学者们研究的热点问题。
　　1结构健康监测的概念
　　结构健康监测指利用现场的无损传感技术，通过包括结构响应在内的结构系统特性分析，达到检测结构损伤或退化的目的[1]。结构健康监测的过程包括：通过一系列传感器得到系统定时取样的动力响应测量值，然后从这些测量值中抽取对损伤敏感的特征因子，并对这些特征因子进行统计分析，从而获得结构当前的健康状况。
　　结构健康监测的内容包括（1）荷载监测：包括风、地震、温度和交通荷载等；（2）几何监测：监测结构各部位的静态位移（如桥塔和锚锭的沉降和倾斜等）；（3）结构的静、动力反应：如应变、加速度、频率和模态信息等[2]。
　　对重大工程结构进行实时健康监测、及时识别结构的损伤累积并评估其使用性能和寿命，建立相应的安全预警机制，对可能出现的灾害进行提前预警，不仅对于提高结构的安全性和可靠性具有重大的科学意义，而且可以降低结构的运行和维护费用，因此已成为21世纪人类亟待解决的重要课题。
　　2结构健康监测系统的组成
　　结构健康监测系统主要由传感器子系统、信息采集与处理子系统、数据管理子系统、损伤识别、模型修正和安全评定及预警子系统组成[3]。
　　（1）传感器子系统，主要包括各智能传感元件，通过各智能传感元件感知结构的荷载和响应信息，并以光、电、声、热等物理量的形式输出，该系统是健康监测系统最基础的子系统。
　　（2）信息采集与处理子系统，完成对传感器数据的收集和信号的初步处理。
　　（3）数据管理子系统，主要对传感器采集的数据、经数字信号处理的数据及后续分析数据进行存储管理。
　　（4）损伤识别、模型修正和安全评定及预警子系统，由损伤识别软件、模型修正软件、结构安全评定软件和预警设备组成。
　　3传感器
　　3.1传感器简介
　　传感器能感受到被测量的信息，并能将这些信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。传统的振动测量采用的传感器有压电式力传感器、加速度传感器、阻抗传感器、应变片等，它们已广泛应用于各类工程结构的实测中[4]。
　　3.2传感器的优化布置
　　传感器的布置对于参数识别和损伤监测具有重要的意义。一般来讲，传感器的优化布设应遵循以下几个原则[4]：
　　（1）使传感器系统的设备、数据处理、传输和数据通道等费用最小。
　　（2）从含有噪声的测量数据中得出较好的结构模型参数的估计。
　　（3）通过对大型结构模型的试验研究，改善结构控制。
　　（4）有效确定结构特性及其变化，改进结构整体性能评估系统。
　　（5）对于大型结构，提高结构早期损伤识别的能力。
　　4结构损伤识别
　　损伤识别是结构健康监测的核心。它的基本思想是认为损伤将显著改变结构的刚度、质量或耗能能力，进而引起所测结构动力特征或响应的改变。通过从监测数据中提取不同部位的信息，并比对结构无损状态下的相应信息，来实现结构的健康检测与评估，从而判断损伤的出现、位置和程度。
　　损伤识别技术可分为整体法和局部法两种。整体法试图评价整体结构的状态，而局部法则依靠成熟的无损检测技术对某个特定的结构部件进行检测。通常先用整体法确定一些可能的损伤部位，然后再结合局部法对这些部位的构件进行详细具体的损伤检测，进而对结构的损伤情况进行精确评估。
　　4.1整体检测法
　　结构整体检测法主要有：动力指纹分析法、模型修正与系统识别法、神经网络法、遗传算法等几种。
　　如果结构发生损伤，质量和刚度等结构参数会发生变化，从而导致相应的动力指纹的变化，这是动力指纹分析法所依据的原理。模型修正与系统识别法的基本思想是使用动力测试资料，通过条件优化约束，不断修正模型中的刚度分布，然后与修正刚度后模型的反应所测数据比较。当两者基本吻合时，则认为此组参数为结构当前参数。
　　神经网络以生物神经系统为基础，模拟人脑的功能，是一种由简单神经元连接成的具有高度非线性的超大规模的网络系统。遗传算法是根据达尔文进化论中适者生存、优胜劣汰的进化原则来搜索下一代的最优个体，以得到满足要求的最优解。
　　4.2局部检测法
　　传统的局部检测方法有染色法、目检法、压痕法、回弹法、超声脉冲法、射线法等。近年来又出现了一些新的专门针对土木工程结构的局部损伤检测方法，如声发射法、Lamb法、频域ARX法、超声光谱法、几何时域法等。
　　5工程应用
　　土木工程结构是结构健康监测系统应用的一个重要对象，目前在大型桥梁、大坝、高层建筑等土木工程结构中，健康监测系统的应用及功能验证是研究的一个热点。英国在总长522m的三跨变高度连续箱梁的Foyle桥上布设传感器，监测桥梁运营阶段在车辆与风荷载作用下主梁的振动、扰度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场[5]。我国的江阴长江公路大桥也采用了结构的健康监测系统。为了对桥梁的工作环境、桥梁的结构状态、桥梁在车载等各类外部荷载因素作用下的响应进行实时监测和研究，全面了解桥梁的运营条件及质量退化状况，为桥梁的运营管理、养护维修、可靠性评估以及科学研究提供依据，在原有监测系统的基础上进行了改造和升级，建立江阴大桥结构健康监测系统。新的健康监测系统增加了光纤应变测试系统监测主梁内力以及GPS位移测试系统监测主梁线型和桥塔位移，从而实现对桥梁结构响应，包括内力、位移、振动、温度等信号进行长期在线采集与管理，并进行有效的数据积累和分析，获取反映桥梁健康状况的特征信息，对大桥的安全可靠性作出评价。
　　6存在的问题及展望
　　结构健康监测系统的研究目前尚处于基础性的探索阶段，距离实用性的系统目标还有很大的差距。目前需要解决的问题还有很多，归纳起来主要有这几个：缺乏统一的有效的损伤量化指标、信号处理的不准确性、高成本、传感器优化布局存在困难、土木工程结构的不确定因素和复杂的工作环境对结构模态参数的敏感性会造成不利的影响。因此，未来的发展方向表面在以下几个方面：第一，结构损伤机理的研究。第二，识别小损伤的研究。第三，非线性损伤诊断技术的研究。第四，智能传感元件的研究。第五，传感器优化布置。第六，参数识别研究。第七，专家系统研究。第八，结构体系可靠度研究。如果能很好的解决好上述问题，无疑将会在很大程度上推动结构健康监测技术的发展。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd

---

舞阳县13864684085： 1、 结构健康监测的概念及其研究内容是什么? - ？
鲁刚法斯：[答案] 结构健康监测是指对工程结构实施损伤检测和识别.结构健康监测涉及到通过分析定期采集的结构布置的传感器阵列的动力响应数据来观察体系随时间推移产生的变化,损伤敏感特征值的提取并通过数据分析来确定结构目前的健康...

舞阳县13864684085： 什么是结构健康监测SHM,用什么仪器测 - ？
鲁刚法斯： 结构健康监测(Structural Health Monitoring,简称SHM)是指利用现场的无损传感器技术,通过对包括结构响应在内的结构系统特性分析,达到监测结构损伤或退化的目的. 目前,在大坝监测、大型桥梁监测、大型建筑物监测方面都受到很大的重视,特别是在地震影响下,需要检测震后的影响. 这种监测系统一般由数据采集仪,无线传感器,数据处理软件和应对事件系统组成.推荐瑞士GeoSIG公司的强震仪和结构健康监测系统. 它为瑞士原装生产,质量有保证.产品在地震观测,结构监测方面应用广泛.而且操作方便,性能稳定,并能兼容其他公司的产品,可以满足各类监测需求. 咨询国内代理商欧美大地公司,关于产品信息和整个监测的解决方案

舞阳县13864684085： 施工监测的内容有哪些 - ？
鲁刚法斯： 施工监测内容有以下几点: 1、钢结构应力监测. 2、大型施工项目应力变化监测. 3、结构健康监测. 4、基坑监测. 5、大体积混凝土浇筑温度监测. 6、轨道、码头监测. 7、隧道围岩位移监测等. 施工监测是一项集测试、计算、分析、决...

舞阳县13864684085： 光纤传感能有如此多的应用?疑惑?桥梁道路健康监测系统(光纤光栅) ？
鲁刚法斯： FBG传感器阵列的工程应用 光纤光栅作为一种新型的传感器,可以用来测量多个物理量,包括应变、应力、温度、振动、压力、电压以及一些化学量,其应用领域非常的...

舞阳县13864684085： 结构健康监测甲级资质可以检测哪些部位 - ？
鲁刚法斯： 结构检测和监测分三部分; 第一部分为六层平台楼板裂缝普查,主要是检查长期荷载作用下,楼板是否开裂;第二部分为当前大跨度屋盖钢结构健康状况巡查,主要是对大跨度屋盖钢结构当前的健康进行全面普查;第三部分为大跨度屋盖钢结构健康监测,即设置一部分监测仪器,对屋盖结构状况进行长期监测.

舞阳县13864684085： 大跨空间结构健康检测的意义 急!急!急! - ？
鲁刚法斯： 空间结构形式新颖丰富并且采用了大量的新材料、新技术,成为反映一个国家建筑科学技术水平的标志.空间结构所处环境状况复杂,发生损伤和破坏的潜在危险性较大,对空间结构在建设和运营期间的健康监测、诊断以及各种灾害影响下的损伤预测和识别进行研究,具有重要的理论价值和现实意义.

舞阳县13864684085： 如何用ANSYS模拟简单的悬臂梁 来达到结构健康监测的目的(具体疑问请看问题补充) - ？
鲁刚法斯： 首先所有的有限元分析没有实际试验做依据都是站不住脚的,从我的理解来看,想要实现你所谓的健康监测可以通过下面两种ansys分析方法:1、建立无损伤模型,加载不同的边界载荷条件,分析计算应力应变趋势,确定应力应变集中位置,对比结构安全设计标准来判断该模型的安全性.2、建立带损伤结构模型,针对损伤位置与损伤尺寸的不同情况下,进行有限元分析,此时应力应变集中会更加明显,然后对照疲劳损伤标准进行验证.你所谓的预测将来损伤位置功能并不存在,裂纹损伤都是预置的,一般可以分为内部裂纹和外部裂纹,一般选择在应力应变集中处设置,

舞阳县13864684085： 美国哪所高校的教授做结构健康监测?？
鲁刚法斯： ——20世纪90年代中期,他开始研究重大工程结构的健康监测,建立了我国第一个结构智能监测实验室.他与美国、日本和韩国等5所著名大学和研究机构共同发起成立

舞阳县13864684085： 房屋工程质量司法鉴定报告应含哪些内容 - ？
鲁刚法斯： 一、建设工程质量检测鉴定1、建筑工程结构检测、鉴定(混凝土结构、砌体结构、钢结构,塔桅及高耸建(构)筑物,建筑构配件质量检测,振动测试,结构应力测试,结构性能现场试验);灾后结构承载力鉴定.2、工业与民用建筑工程安...