馮玉凱

（天津市東濱商品砼有限公司，天津 300240）

1 幾個(gè)基本概念

1.1 安全評估

通過一些測試手段對土木工程建筑進(jìn)行安全檢測，通過技術(shù)手段對建筑物的安全等級進(jìn)行可靠性評估。

1.2 建筑健康

通過檢測對土木工程的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，確定建筑的各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求這樣的建筑可以定為健康建筑。

1.3 健康監(jiān)測

土木工程在使用過程中由于會受到各種損傷，所以在使用過程中會受到不同程度的破壞，健康監(jiān)測是利用一些先進(jìn)的監(jiān)測手段，比如無損檢測等手段對建筑的安全性進(jìn)行監(jiān)測的一種方法。

1.4 健康診斷

健康診斷是由于建筑物受到損傷以后，通過對建筑的各項(xiàng)指標(biāo)的檢測來檢查分析就按照的損壞程度，對建筑的安全性進(jìn)行分析診斷從而判斷建筑的使用價(jià)值的一種方法。

2 健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成

在建筑的健康診斷的基礎(chǔ)上可以對建筑的結(jié)構(gòu)安全性做出判斷，在建筑的監(jiān)測系統(tǒng)中健康診斷是其中的一小部分工作，沒有健康監(jiān)測系統(tǒng)的建筑，需要在建筑的關(guān)鍵部位安裝一些傳感器來盡心建筑的健康測量工作。健康監(jiān)測系統(tǒng)包括以下組成部分：

1） 傳感系統(tǒng)包括一些穿管器和測量器械；2） 采集數(shù)據(jù)分和分析數(shù)據(jù)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析；3） 監(jiān)控設(shè)備可以隨時(shí)監(jiān)控建筑的各種指標(biāo)，健康監(jiān)控系統(tǒng)通過傳感器采集的信息，進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件分析從而對建筑的使用和受到損害情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，可以有效地控制建筑的安全事故的發(fā)生，杜絕發(fā)生重大的建筑事故。

3 傳感系統(tǒng)

3.1 傳感器

傳統(tǒng)的傳感器很多但是這些傳感器都已經(jīng)在技術(shù)上比較落后了，很多都是模擬電路的結(jié)構(gòu)沒有智能功能，所以現(xiàn)在這些比較老舊的傳感器基本處于被淘汰狀態(tài)。

現(xiàn)在新型的智能傳感器有光線傳感器、壓電傳感器和電磁傳感器等。光電傳感器由于其自身的優(yōu)勢的到了廣大用戶的喜愛，所以應(yīng)用范圍比較廣泛。

光纖傳感器按照結(jié)構(gòu)和用途可分為本征型和非本征型，非本征型的光纖傳感器沒有本征型的光線傳感器好用，所以現(xiàn)在具體應(yīng)用中基本上處在淘汰的狀態(tài)，還有的傳感器在檢測中，不會受到光的影響和環(huán)境的干擾，測量的范圍只收到光譜的限制，測量的分辨率比較高可以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的測量，所以在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛追捧。傳感器在實(shí)際應(yīng)用中有測量應(yīng)變、位移和溫度等不同作用，比如在隧道工程中可以采用光線傳感器對大體積混凝土進(jìn)行無損檢測，通過傳感器對溫度的檢測可以防止大體積混凝土出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。我國的三峽工程也在鋼索的預(yù)制中利用光纖傳感器進(jìn)行鋼所的應(yīng)力和變形檢測，科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)明了光纖傳感器的結(jié)構(gòu)安裝使用方法，把光纖傳感器和計(jì)量裝置安裝在建筑的關(guān)鍵部位上，用于對建筑的實(shí)施安全檢測工作。

還有一些特殊的傳感器可以用于檢測混凝土的各種化學(xué)變化，比如各種酸堿鹽的侵蝕作用，采用耗散波普傳感器，可以進(jìn)行ph 值的變換分析，這種測量方法可以測量建筑的老化過程，將磁伸縮傳感器和電腦連接可以檢測鋁結(jié)構(gòu)的裂紋，選擇合適的電子元件，可以和標(biāo)準(zhǔn)的電腦接頭相配合，不用使用外部電源、放大器等設(shè)備。

還有一些比較特殊的傳感器，比如損傷指數(shù)傳感器，這個(gè)傳感器可加測無線電峰值，可以檢測無線縫制和位移，反映建筑的累積形變。記憶損傷的檢測可以體現(xiàn)在傳感器溫度的變化上，通過超聲波轉(zhuǎn)化為可視圖像。

3.2 傳感器的布置

由于經(jīng)濟(jì)和結(jié)構(gòu)的原因，有的地方不可能安防傳感器，所以就出現(xiàn)了傳感器的安置問題，現(xiàn)在工程中經(jīng)常采取的方法有：模態(tài)動能法，通過觀察選擇一些振幅比較大的點(diǎn)它會依賴網(wǎng)格劃分根據(jù)動能原理，催生出很多方法，這些方法使控制器和結(jié)構(gòu)之間可以傳遞能量，根據(jù)控制率使剩余模態(tài)影響降低。清華大學(xué)在青馬大橋的檢測中利用遺傳算法，尋找到了最佳位置，使測點(diǎn)遠(yuǎn)離陣型節(jié)點(diǎn)。

4 無損檢測

無損檢測可以分為兩種：局部和整體。整體法要對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價(jià)，局部法依靠無損檢測技術(shù)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部檢測，判斷工程的局部損傷程度，整體和局部無損檢測法結(jié)合使用會產(chǎn)生很好地效果。整體檢測法：整體檢測法有指紋分析法、模型修正法和系統(tǒng)識別法等方法組成。指紋分析法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)如果結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷那么解雇的參數(shù)和指標(biāo)一定會發(fā)生變化，所以就可以引發(fā)動力指紋的變化，常見的動力指紋有頻率、振型、應(yīng)變模式、頻率指數(shù)等很多方面，生鮮建立與動力指紋相應(yīng)的一些數(shù)據(jù)庫，然后將發(fā)生損傷的指紋進(jìn)行比較，就可以進(jìn)行損傷識別，這類方法的缺點(diǎn)是蜜柑星不高，所以很難和數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，一些科學(xué)家采用了很多數(shù)學(xué)方法進(jìn)行研究，最后通過建立能量分布與損傷之間的關(guān)系，利用模式識別方法愛進(jìn)行損傷檢測。

5 信號采集和分析

信號采集和分析是檢測系統(tǒng)比較重要的環(huán)節(jié)，目前國內(nèi)外都在研發(fā)這個(gè)系統(tǒng)的電腦軟件，清華大學(xué)研究的軟件比較先進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套用于檢測結(jié)構(gòu)損傷的檢測系統(tǒng)，安裝在建筑結(jié)構(gòu)上用于無線電監(jiān)測使用。

6 健康監(jiān)測和診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

建筑檢測系統(tǒng)的成本很高，所以我國只有一些比較重要的工程才會安裝健康監(jiān)測系統(tǒng)，在國外建筑檢測系統(tǒng)的安裝比較普遍，一些大型混凝土工程和高層建筑都有檢測系統(tǒng)，通過建筑檢測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的檢測建筑的安全指數(shù)，避免一些惡性事故的發(fā)生。

7 結(jié)語

土木工程的安全性評估和健康檢測工作，對于工程建筑來說是一項(xiàng)比較重要的工作，隨著高科技的發(fā)展，建筑的檢測工作在智能傳感器的推動下有了很大的提高，通過對建筑的健康檢測避免了一些安全事故的發(fā)生保證了工程建筑的安全使用。