钢结构损伤机理及检测基本方法

1、钢构造损伤机理及检测措施姓 名：*班级：土木*班 学 号：* 摘 要：本文从钢构造损伤机理与损伤检测措施入手，简介了国内外构造损伤检测措施日勺 现状，并具体论述了基于小波变换勺构造损伤检测措施、基于柔度勺构造损伤检测措施、基于神经网络勺构造损伤检测措施等几种构造损伤检测措施。核心词：钢构造损伤 检测措施 小波变换 柔度 神经网络1引言重大工程诸如跨江跨海勺大跨度桥梁、用于大型体育赛事勺大跨度空间构造、代表都市 象征勺超高层建筑、开发江河能源勺大型水利工程以及核电站工程等，它们勺有效期长达几 十年甚至上百年，在环境侵蚀、材料老化和荷载勺长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害因 素勺共同作用下，将必可

2、避免地浮现构造系统勺损伤累积和抗力衰减，从而导致抵御自然灾 害甚至正常环境作用勺能力下降。尽管这些都是设计时可以预料到勺成果，但是却无法完全 考虑所有因素勺影响，从而无法推断构造内部应力勺实时状况，也无法预知构造随着时间勺 推移，在一定荷载作用下勺反映。因此，为了保障构造勺安全性、完整性、合用性与耐久性，已建成勺重大工程构造和基 本设施需采用有效地技术手段监测和评估其安全状况，并及时修复和控制构造损伤；而对于 新建勺大型构造和基本设施应总结以往勺经验和教训，在工程建设勺同步安装长期勺构造健 康监测体系，以监测构造勺服役安全状况，同步为研究构造服役期间勺损伤演化提供有效和 直接勺实验平台。2钢构

3、造损伤机理及危害2.1钢构造勺稳定问题钢材勺强度远较混凝土、砌体及其她常用构造材料勺强度高，在一般勺建筑构造中按容 许应力求得勺钢构造构件所需勺断面较小，因此，在多数状况下，钢构造构件勺截面尺寸是 由稳定控制勺。钢构造构件勺失稳分两类：丧失整体稳定性和丧失局部稳定性。两类失稳形 式都将影响构造或构造勺正常承载和使用或引起构造勺其她形式破坏。影响构造构件整体稳定性勺重要因素有：构件设计日勺整体稳定不满足，即长细比不满足规定。构件勺各类初始缺陷，涉及初弯矩、初偏心、热轧和冷加工产生勺残存应力和残 存变形及其分布、焊接残存应力和残存变形等。构件受力条件勺变化，如超载、节点勺破坏、温度勺变化、基本勺不

4、均匀沉降、 意外勺冲击荷载、构造加固过程中计算简图勺变化等。施工临时支撑体系不够。影响钢构造构件局部失稳勺重要因素有：构件局部稳定勺不满足。局部受力不稳加劲构造措施不合理。吊装时吊点位置选择不当。2.2钢构造勺疲劳破坏钢构造在持续反复荷载下会发生疲劳破坏。在疲劳破坏之前，钢构件并不浮现明显勺变 形或局部勺颈缩，钢材勺疲劳破坏是脆性破坏。疲劳破坏勺机理是：钢材内部及其外表有杂 质和损伤存在，在反复荷载作用下，在这些单薄点附近形成应力集中，使钢材在很小勺区域 内产生较大勺应变，于是在该处一方面发生微裂，在反复荷载继续作用下，微裂扩展，前裂 口发展到一定限度，该截面上勺应力超过钢材晶粒格间勺结合力，

5、于是发生脆断。钢材断裂时，相应勺最大应力。ma称为钢材勺疲劳强度，疲劳强度与荷载循环次数等因 素有关，构造工程中是以二百万次循环时产生疲劳断裂勺最大应力作为疲劳极限。钢材勺疲 劳强度与钢材自身勺强度关系不大，而与构件表面状况、焊缝表面状况、应力集中、残存应 力、焊缝缺陷等因素有关。2.3钢构造勺脆性破坏钢构造勺一种明显勺特点是变形性能好，特别是当构件使用低碳钢时，由于低碳钢有明 显勺屈服台阶，因此钢构造勺破坏是有先兆勺。但是在一定条件下，钢材会发生脆性断裂， 构成无先兆勺忽然破坏，这种破坏是建筑构造设计和使用中所不容许勺，因此应特别予以注 意。钢构造脆性断裂可提成如下几种类别：低温脆断、应力腐

6、蚀、氢脆、疲劳破坏和断裂破 坏等。导致脆断日勺因素除低温、腐蚀、反复荷载等外部因素之外，钢材自身日勺缺陷、设计不 合理及施工质量等是构成其破坏日勺内因。由于脆性破坏是突发日勺，没有明显勺预兆，因此发 现问题加固解决是比较困难勺，重要是采用避免措施，使其不产生脆性断裂。2.4钢构造勺防火与防腐2.4.1钢构造防火钢构造防火性能较差。温度升高钢材强度将减少，当温度达到550时，钢材勺屈服强 度大概降至正常温度时屈服强度日勺0.7。就是说，构造即达到它日勺强度设计值而也许发生破 坏。设计中应根据有关防火规范规定日勺不同防火级别及不同使用规定，使建筑构造能满足相 应防火原则勺规定。2.4.2钢构造防腐

7、蚀钢材由于和外界介质互相作用而产生勺损坏过程称为腐蚀，又叫钢材锈蚀。钢材锈蚀分 为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。化学腐蚀是大气或工业废气中含日勺氧气、碳酸气、硫酸气或 非电介质液体与钢材表面作用（氧化作用）产生氧化物引起勺锈蚀。电化学腐蚀是由于钢材 内部有其她金属杂质，具有不同电极电位，在与电介质或水、潮湿气体接触时，产生原电池 作用，使钢材腐蚀。绝大多数钢材锈蚀是电化学腐蚀或化学腐蚀与电化学腐蚀同步作用形成。 钢材勺腐蚀速度与环境湿度、温度及有害介质浓度有关，在湿度大、温度高、有害介质浓度 高日勺条件下，钢材腐蚀速度加快。3构造损伤检测措施构造损伤检测可采用外观目测、基于仪器设备勺局部损伤检测、基于静态数据勺构造损 伤检测和基于动态数据勺构造损伤检测等措施，它们各有特点，合用于不同勺工程实际。3.1损伤检测内容构造在长期勺自然环境