水工结构损伤监测及风险评估概述

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水工结构损伤监测及风险评估概述 摘要：水工结构在实际建设中对 于工程项目至关重要，随着时间的推移， 水工结构在水环境中有发生损伤的可能 和失效的风险。因此对水工结构损伤的 监测和判定，以及对水工结构的风险评 估都必不可少。本文概述了水工结构损 伤监测的方法，并对水工结构风险评估 的极限方程和理论进行了简述。 中国论文网 /8/view-13001287.htm 关键词：水工结构；损伤监测； 风险评估 1.水工结构概述 水工结构学科的主要研究任务为 对水利水电工程勘测、水利水电工程设 计、以及水利水电施工和运行管理等多 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 种方面进行的一系列研究。水工结构学 科的研究进展层次对水利水电工程的整 体安全以及项目施工过程进度，甚至对 于建设工程投资都有着直接以及至关重 要的影响。比如，在高坝设计和施工方 面如高坝的筑坝技术和边坡加固技术等， 以及所涉及到的物理仿真和水工结构中 必不可少的加固技术，光学检测等，都 有水工结构学的相关应用。水工结构地 基的动力学相互作用理论以及与地震的 地震波之间的输入输出研究，对建筑所 用的混凝土的研究，以及对坝体的抗震 性能等都与水工结构理论密切相关。 在水工结构的实际应用中，随着 时间的推移，各类水工构筑物的寿命以 及性能都面临老化和损伤的风险，降低 了它们的安全性能和可靠性，因此，为 了水工结构的使用安全保证性要求，对 水工结构的相关构筑物进行安全监测和 对结构损伤程度的诊断显得尤为重要甚 至是必不可少的环节。但是，监测设备 的数量总是有限的，应对大量的水工构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 筑物，有效的监测显得非常困难甚至是 不可实现，因此，为了最大限度地利用 有限的试验仪器，并且为了能够获取尽 量多的监测反馈信息，在水工结构的监 测中，传感器的优化布置就自然而然的 成为了一个重点课题。 2.水工结构损伤监测和健康诊断 众所周知，水工结构构筑物的工 作环境是水中，构筑物的局部或者全部 都在水环境中，因此为了在水中获取监 测的有效且大量的信息，就比实施正常 的地面监测更为困难。又因为水下构筑 物的监测要求多种多样，当今时代所常 用的传感器监测实在难以满足复杂多样 的要求，不能对水工结构构筑物进行有 效且高效率的健康监测。在监测水工结 构构筑物时，要对模拟参数进行识别和 认证，最后再进行处理和分析，这种信 号之间的转换是实施检测过程的必须手 段，也是对水工结构构筑物的损伤和健 康判定的必要方法。 在水环境和周遭环境中，水工结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 构构筑物对外界噪声的反应较大，意味 着构筑物的健康检测在一定程度上收到 外界噪声的影响，噪声干扰了信号，使 得信号的质量部分下降甚至严重下降。 因此，对模拟信号的识别在监测效果和 准确性上就显得至关重要，提高对模拟 信号的识别的精度和准确度，就能在一 定程度上提高对水工构筑物健康和损伤 诊断的精度和准确度。由此可知，推求 一种高效率的并且能应用于在未知环境 的不确定性中的监测方法，并且能够克 服有限的监测仪器的负面影响和限制， 来对水工结构的健康监测提供质量保证。 在水工结构损伤监测中，对于钢 架结构损伤的监测，监测规律和特点在 数值计算方法和传统的位移模拟监测方 法进行了对比后，有结论得出传统的模 拟监测对水工结构的损伤的敏感性较之 于曲率模拟振型较低，用传统方法来判 定水工结构是够有局部的损伤以及对损 伤程度、位置的鉴定都较为困难。然而， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 曲率模拟振型却可以对水工结构损伤进 行有效的检测和判定。更重要的是，曲 率模拟振型方法的在水工结构损伤监测 中应用时，还可以同时对多个部位的结 构损伤进行有效的检测，各方面的实验 结果都一一表明，应用曲率模拟振型的 方法对水工结构损伤进行监测，具有明 显的高效性和优越性。 水工结构长期处于水下环境，难 以实现对其的直接监测，因此可以利用 间接的监测手法实施诊断。其中，有一 些较为应景和前沿的方法来对水工结构 损伤进行监测和诊断，如局部损伤因子 法。这种方法的实用性在于，能够同时 对水工结构进行构筑物结构损伤是否存 在判定、对水工结构的损伤程度进行判 定并且能够对水工结构的损伤位置进行 判定。在现场测试中，局部损伤因子法 所使用的检测仪器设备数目较之于传统 监测方法明显变少，说明其监测方法的 便利性和创新性。并且，测试的成本较 低，说明这种方法具有明显的经济性， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 对水工结构构筑物的损伤监测非常适用， 在实际尺度结构中，可以克服监测困难， 对构筑物进行无损质量检测。因为在局 部损伤因子方法中，该方法的本身已经 考虑了环境中以及监测系统中噪声的影 响，以及水工构筑物本身结构非线性的 影响，所以利用该方法对水工结构损伤 进行监测的精确度比较高，能够达到所 期望的精度。 3.水工结构风险分析 水工结构是一种低风险的结构， 但是一旦水工结构风险一旦反正，其后 果必定相当严重，故我们认为，对于水 工结构这种低风险高后果的构筑物来讲， 其风险的评估和分析也是相当重要并且 必不可少的程环境中，有很多的因素能 够造成水工结构的损伤和失效，例如： 较为严重的大面积和灾难性洪水的发生， 以及在流域面积以内的特大暴雨的出现； 自然因素还有地震，地震的l 生会严 重影响水工结构的安全性和效益性，严 重的地震会直接损坏水工结构，使其失 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 效发生严重的后果；水工结构自身的性 质，如坝本身的性质和地基的特性等等， 都会对水工结构的效益带来影响，甚至 导致其失效。 那么，对水工结构风险的评估， 自然会根据能够导致其失效的因素来进 行。其中包括有坝体与地基的整体安全 性，称之为可靠度。对水工结构风险的 评估一般利用水工结构的极限方程，通 过概率的手段和统计学的方法，初步得 到极限方程中各个随机变量的统计量， 即各个随机变量的均值，方差以及其分 布函数等等，最后，利用结构可靠度的 求解方法来对极限方程进行求解。 由于坝的失效会有多种因素引起， 因此水工结构的失效模式也多种多样， 因而就有多种模型来对可能的实效方式 进行控制。在此就要利用坝与地基等的 整体可靠度来进行评估。水工结构一旦 发生失效，造成的经济损失和自然伤害 极其严重，后果甚至是不可逆转和补救 的，因此