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结构健康监测损伤的概念与特征
日期:2016-5-31 16:35:48 作者:佚名 来源:本站原创
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结构健康监测的对象是结构。结构损伤与结构健康是对立的概念,在对结构 进行监测之前需要先讨论损伤的定义和基本特征,以便区分结构的损伤状态与健 康炉态。在土木工程中,健康是指结构或者系统能够实现其预期功能的一种状态。 依据损伤力学关于从热力学中能量耗散过程不可逆的理论出发提出的一般损伤定 夕是“由于细观结构的缺陷(如微裂纹、微孔洞)引起的材料或结构的劣紗过程,称 为损伤”,而土木工程界对于结构损伤的普遍定义则是“结构在服役期内承载能力 的下降”。前者是从材料微观层面出发揭示了损伤的本质,后者是从结构宏观层面 出发指出了损伤的后果。综合两种定义,作者对于结构损伤的定义是“结构内力较 大处由于材料特性劣化导致结构的某种响应超出正常值”。

该定义有两个重点:

①一般情况下,结构内力较大部位应作为结构健康监测的重点部位,一定荷载下结 构各个部分产生的内力总是大小不一的,当各部位采用的材料基本一致时,内力较 大的部位承担的结构安全责任较大,该部位的材料特性劣化对于结构安全的影响 也较大,而结构内力较小部位发生的材料劣化不仅对于结构安全性的影响比较小, 相应的结构响应也较小,难以准确测量;

②承载能力本身不能测暈,但损伤后果的 表现形式一般是可测量的,承载能力的下降一般会表现为结构某些特征响应发生 变化,因此可以通过可测量结构响应来评估损伤。

根据上述定义,结构损伤具有以下三个特征。

(1)结构层面的外在表现性:结构损伤必窟全造应墓诎结构响应发生变化, 且这种响应可被观察和测量,如果材料劣化并未导致结构响应变化或者这种变化 很细微而现有测试技术无法捕捉,在结构层面上可认为无损伤。

(2)局部性:通常,整个结构发生损伤的区域是局部的,在所有应力较大的部 位中发生损伤的区域也是局部的。

(3)分布不均匀性:通常,由于某种原因,某处出现结构损伤的概率总是大于 其他部位,如混凝土开裂多发生在受拉应变较大处。混凝i中钢筋腐蚀通常发生在 钝化膜破坏处。


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