土木工程结构,尤其是生命线工程结构的可靠性对社会、经济有重要影响,正确评定结构的实际状态,是结构可靠性工作的基本前提·结构实际性态的评定可称之为结构检测·结构的损伤检测方法分为静力方法和动力方法·结构的健康检测技术 (Structure health monitoring)是基于结构的动力反应, 通过动力参数的变化来对结构损伤进行识别·基本思想为:损伤引起结构中物理参数(质量、刚度等)的改变,结构的模态参数(模态频率、模态振型、模态阻尼等)随之发生改变,根据此改变量确定损伤的位置与程度·动力检测技术的研究最早集中在航空航天及精密机械结构领域.
175年,Adams最早利用结构自然频率的减小和阻尼的增加来检测纤维增强复合材料中的裂纹·木工工程领域的动力检测技术已发展30余年·1995年这一领域的有关课题被列为国家攀登计划(B)项目“土木及水利重大工程的安全性与耐久性基础的研究”的子课题(研究单位是同济大学),近年来,工程结构动力检测已成为土木工程领域的研究热点之一,若干大型国际会议如国际模态分析会议(IMAC)、国际结构健康检测专题学术讨论会等都把结构损伤诊断和健康监测作为研究和讨论的重点· 开展工程结构动力检测有如下重大意义:传统的检测手段(如目测和静力检测)和无损检测技术 (如超声波)均是结构局部损伤的检测方法,这些方法要求事先知道结构破损的大致位置,所以只能检测到结构表面或附近的损伤·如果是大体量结构, 则不仅工作量巨大,而且难以预测结构性能的整体基于结构振动的损伤识别可应用于复杂结构的定量的整体检测,能够有效克服静态检测方法中存在的应用条件限制和工作效率相对较低的缺点·
在土木工程实践中,设计、施工存在失误或正常使用中超载、环境腐蚀均可对结构造成不同程度的损伤,利用结构的健康检测技术,不仅可及时发现这些损伤的具体部位,甚至检测到无法接近的或隐蔽的损伤部位,为制定技术、经济水平均较高的加固方案提供充分的技术支持·将结构的健康检测技术应用于结构在线监测,可发现早期的结构损伤,以便及时对结构进行维修,从而排除隐患·结构动力检测方法可不受结构规模和隐蔽的限制,只要在可达到的结构位置安装动力响应传感器即可·目前高效模块化、数字化的结构动力响应量测技术为结构动力检测方法提供了坚实有效的技术支持·通过动力检测技术,可检验结构建成后的实际性态与设计的预定性态是否一致·对较为复杂的工程结构,目前的结构计算尚无法推确、全面考虑影响结构性态的各个因素·如:由于计算模型或参数不准确, 高层建筑的计算基本周期与实际值相差可达。

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