土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估、健康監(jiān)測及診斷述評.doc

土木工程結(jié)構(gòu)安全性評估、健康監(jiān)測及診斷述評摘要 我國正處于混凝土建筑物事故的高發(fā)期，很多新建成的大型高層建筑都存在混凝土質(zhì)量通病的問題。還有就是建國初期建設(shè)的建筑物也已經(jīng)臨近使用年限，所以混凝土安全評估和健康檢測勢在必行。關(guān)鍵詞 必然性；應(yīng)力與結(jié)構(gòu)變形；健康監(jiān)測系統(tǒng)組成；安全評估中圖分類號tu4 文獻標(biāo)識碼a 文章編號 16746708（2012）760057020 引言混凝土建筑的一般使用周期為50年。目前為止我國很多建筑都已進入了這一年限。為了及時清除安全隱患，更好、更安全的使建筑物發(fā)揮其功能，就要采用安全評估和健康檢測相互結(jié)合的方式。1 健康檢測的必然性導(dǎo)致混凝土建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和功能退化的原因是多方面的，有些破壞是人為因素造成的，但大多數(shù)破壞因素是由于功能退化和自然因素造成的。自然原因中，循環(huán)荷載作用下的裂縫失穩(wěn)擴展是造成許多建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生重大責(zé)任性事故的主要原因。近些年由于大型混凝土建筑的疲勞監(jiān)測和混凝土養(yǎng)護上的不充分，發(fā)生了幾次重大的混凝土建筑坍塌和大面積被破壞的事故。對混凝土構(gòu)件和本身的承載能力都大大削弱，直接影響到混凝土的使用壽命。通過事故調(diào)查表明結(jié)構(gòu)的自身狀態(tài)和建筑使用過程中的自身傷害如果通過即時的檢測和管理，可以沖根本上預(yù)防重大事故的發(fā)生，其效果可以直接增加建筑壽命。當(dāng)代建筑的結(jié)構(gòu)在設(shè)計上越來越趨向于大體積，小質(zhì)量、結(jié)構(gòu)形態(tài)多變和功能復(fù)雜化。對結(jié)構(gòu)的性能檢測都要在施工前通過模擬檢測手段在實驗室內(nèi)完成。但是大體積混凝土結(jié)構(gòu)所受到的影響是很多因素形成的，自然環(huán)境和認為因素的復(fù)雜化是在實驗室中不能被模擬的。所以在設(shè)計前多建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜環(huán)境和認為因素的估量還是比較困難的。所以確定建筑結(jié)構(gòu)的安全性和進行成本總造價的估算以及對項目的發(fā)展方向確定是十分有必要的。建筑結(jié)構(gòu)早期的病害處理可以通過安全監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)，能提前對其做出整改，避免頻繁維修造成的人員和材料管理上的浪費，大大的節(jié)約項目的成本開支?；炷恋慕】当O(jiān)測就是對建筑結(jié)構(gòu)進行破檢檢測，實時監(jiān)控結(jié)構(gòu)的整體行為，對結(jié)構(gòu)的損傷位置和程度進行診斷，對建筑的服役情況、可靠性、耐久性和承載能力進行智能評估，為建筑在非正常自然環(huán)境條件下或使用時發(fā)生特殊結(jié)構(gòu)量便及時發(fā)出預(yù)警信號，為建筑物的維修、養(yǎng)護與管理爭取時間并提供理論依據(jù)。安裝結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)是提高結(jié)構(gòu)梁的養(yǎng)護管理水平，保證建筑安全運營的高效技術(shù)手段。特別值得一提的是，混凝土結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測和施工監(jiān)控系統(tǒng)均是通過檢測和監(jiān)測手段，測試建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力環(huán)境、變形量、以及外力荷載，因此，它們在傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都具有很大的共享性和重復(fù)性。此外，兩個階段在時間順序上具有銜接性，施工監(jiān)控階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)是健康監(jiān)測階段的基礎(chǔ)。為了節(jié)約資源、降低工程造價，應(yīng)充分發(fā)揮兩個系統(tǒng)的共享性，對上述兩個系統(tǒng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃和實施，即采取統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一施工和統(tǒng)一管理的方式，以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測和施工監(jiān)控兩位一體的工程實施。2 結(jié)構(gòu)及應(yīng)力檢測結(jié)構(gòu)狀態(tài)的改變造成其具有靈敏及精確的特性。所以當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形變放生變化的同時，建筑的健康檢測系統(tǒng)就發(fā)揮了其功效。他可以通過監(jiān)測把我建筑的結(jié)構(gòu)量變。除此之外當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)受帶外力損傷的時候監(jiān)測系統(tǒng)也可及時發(fā)出報警功能。監(jiān)測系統(tǒng)通過建筑的結(jié)構(gòu)變形判斷出建筑存在的安全隱患。因此，結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測對于結(jié)構(gòu)受到外力侵害的預(yù)警均有重要的意義。通過變形監(jiān)測能夠達到以下目的：修正計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力的有限元模型；根據(jù)監(jiān)測結(jié)果直接判斷結(jié)構(gòu)梁的適用性。結(jié)構(gòu)的形變是判斷結(jié)構(gòu)安全與否的直觀的指標(biāo)，建筑結(jié)構(gòu)在處于亞健康狀態(tài)時其特征往往是具有隱蔽性的，其自身的應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)性變就會變?yōu)橐粓鲋?。所以建筑結(jié)構(gòu)的形變是非常需要重視的。結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測主要目的在于：直接判斷測試位置應(yīng)力是否處于安全水平；校核結(jié)構(gòu)模型修正及損傷識別的結(jié)果。對建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形量具有顯著的影響主要條件是結(jié)構(gòu)溫度環(huán)境。結(jié)構(gòu)健康檢測系統(tǒng)對傳感器的要求比較嚴(yán)格，要求其能長期的處于工作狀態(tài)，并保證數(shù)據(jù)的真實性和穩(wěn)定性。所以在健康檢測系統(tǒng)中其設(shè)備一般都選用光纖光柵傳感器，因為其精度滿足要求、測試通道容量大、長期工作性能穩(wěn)定、不受電磁干擾的特點，通過多點布控可以直接消除環(huán)境溫度對檢測系統(tǒng)造成的誤導(dǎo)。3 健康監(jiān)測系統(tǒng)組成大量的系統(tǒng)分模塊和子系統(tǒng)構(gòu)建了健康監(jiān)測系統(tǒng)，其中涉及到許多功能的不軟件和硬件系統(tǒng)，建筑結(jié)構(gòu)資料的采集技術(shù)是通過不同軟硬件進行測算的，此舉可以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。并使整個系統(tǒng)形成網(wǎng)絡(luò)并同時進行遠程監(jiān)控。用戶界面子系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及綜合管理系統(tǒng)是用戶使用的最終端產(chǎn)品，是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以及其它邊界子系統(tǒng)的集成界面，為用戶提供一個友好的、一致的、易學(xué)的、易用的、美觀的、分布式的操作平臺，把整個系統(tǒng)有機地結(jié)合起來。本子系統(tǒng)主要通過集成各子系統(tǒng)的功能，為用戶提供統(tǒng)一的操作界面，通過圖形的方式向用戶展示需求分析中所列舉的信息，實現(xiàn)分布式、遠程訪問的方法與功能。本子系統(tǒng)具有以下特點：分布式的操作平臺，提供本地用戶及遠程移動用戶的訪問；用戶操作的友好性、一致性、易學(xué)性、易用性、美觀性；分級別或權(quán)限的展示界面。系統(tǒng)形成后的資料將通過報表的形式即時直觀的體現(xiàn)出來，用戶直接通過系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)對，月度、季度、乃至年度的建筑結(jié)構(gòu)安全進行有效的信息安全評價。用戶可以通過系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)決定對建筑結(jié)構(gòu)實施維修、養(yǎng)護等措施。系統(tǒng)工程在通過試運行后就開始了為期2年的系統(tǒng)維護及升級服務(wù)，在這一段時間內(nèi)系統(tǒng)的供貨單位將無償為客戶提供非人為性的系統(tǒng)保修、更換等工作。4 安全評估意義及作用危險隱患的查找分析，以及危險隱患的預(yù)測都要屬于安全評估的所屬范圍。其對建筑結(jié)構(gòu)安全的預(yù)防措施都可以很準(zhǔn)確的發(fā)揮作用。在評估過程中可以加大對安全隱患的重視力度，在萌芽狀態(tài)將其消除。對潛在安全隱患可以采取監(jiān)控的處理方式，定期對其監(jiān)督。一旦發(fā)現(xiàn)馬上解決。安全評估的檢查項目如下：1）對施工階段的初始風(fēng)險進行評價，分別確定各風(fēng)險因素對安全風(fēng)險發(fā)生的概率和損失。分析各風(fēng)險因素的影響程度，主要確定風(fēng)險因素影響對施工安全的影響；2）提出各風(fēng)險因素的等級及殘留風(fēng)險等級，綜合確定建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)險等級；3）根據(jù)評價結(jié)果制定相應(yīng)的風(fēng)險對策、專項施工方案并確定監(jiān)控責(zé)任；4）上級單位對風(fēng)險評估報告進行審定，并針對高度風(fēng)險等級，組織專家組評審，形成安全風(fēng)險評審意見。事故發(fā)生概率等級標(biāo)準(zhǔn)：在對地理地質(zhì)條件，相關(guān)設(shè)計資料，以及現(xiàn)場地質(zhì)的鉆心勘探等材料進行綜合分析后，就將各事件的風(fēng)險要素進行排列劃分，將必然發(fā)生的風(fēng)險因素采取15的數(shù)字形式表現(xiàn)。起風(fēng)險等級安數(shù)字的由小到道的排列為“很不可能發(fā)生事件”“不可能發(fā)生事件”“偶然事件”“可能事件”“很可能事件”各概率等級所對應(yīng)的概率大小和等級標(biāo)準(zhǔn)見表1。經(jīng)濟損失等級標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)濟損失是指項目在處理風(fēng)險事故時發(fā)生的各種費用的總和，包括直接賠償費用和事故間接處理所需的各種費用，如表2。工程項目在竣工后由于安全問題常常引起工程的返工和結(jié)構(gòu)上的調(diào)整，這就為項目的預(yù)算中增加了很多成本，安全評估可以有效避免這一現(xiàn)象的產(chǎn)生。在安全驗收評價的過程中可以將潛在的事故隱患及時處理。在安全生產(chǎn)的過程中可以通過安全現(xiàn)狀評價了解項目在運行中存在的風(fēng)險，為安全管理提供事實依據(jù)。在施工生產(chǎn)中如果安全系數(shù)大大提高就會為項目帶來很大經(jīng)濟效益。使項目在施工，盈利，安全等方面得到良好的全面發(fā)展。5 結(jié)論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，密切關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全，責(zé)任重大。而且結(jié)構(gòu)專業(yè)是一個既有深度、又有廣度的專業(yè)，安全評估為建筑工程的質(zhì)量問題做出早期風(fēng)險診斷，依據(jù)健康監(jiān)測系統(tǒng)給出的報告，來進行整改。及時發(fā)現(xiàn)并處理問題。健康系統(tǒng)和安全評估在功能上雖然不相同，但其作用和目的是一樣的，就是對建筑物進行監(jiān)控從而達到早病早查，及時整改的目的。讓建筑物在功能上更好的為社會服務(wù)。參考文獻1于阿濤，趙鳴.基于振動的土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究進展j.福州大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2005（s1）.2葉文亞，李國平.鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)服役期性能退化相關(guān)性定性的分析d.結(jié)