智能传感技术在土木工程结构安全监测方面的应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/9f3625286.html,

智能传感技术在土木工程结构安全监测方面的应用

作者：朱梅

来源：《城市建设理论研究》2013年第13期

摘要：结构安全监测(SHM)即通过建立自动化系统，以最少人力参与为初衷，对建筑物结构进行持续的监测并对受损部位进行检测。构建结构安全监测系统的第一步就是要建立起一个可靠并具有长期稳定性的结构传感力系统。智能传感技术包括光纤传感器、压电传感器、磁致伸缩传感器和自诊纤维增强复合物，这些在检测各种建筑结构安全相关的物理或化学参数方面扮演着非常重要的角色，因而保证了建筑物的耐久性。特别是压电传感器和磁致伸缩传感器，两者既可作传感器，亦可作致动器。结构安全监测属于主动监测系统。因而，当前可利用智能传感技术对土木工程建筑的结构安全进行监测。本文将就智能装置/传感器在土木工程建筑结构安全监测的应用展开讨论。主要是对智能材料/传感器用于土木工程结构的学术讨论和实际考察。

关键词：结构安全监测光纤传感器混凝土应变压电传感器；

中图分类号：TN818文献标识码： A 文章编号：引言

通常情况下，土木工程作为基础设施对任何国家来说是都是一笔不小的开支，属于国家资产的一部分。并且，与其他商品相比，土木工程建筑寿命较长，一旦竣工，维修和重建代价甚高。另外，土木工程包括不同的建筑，建筑结构不同，建筑材料、设计方案和施工方式都会迥然不同。最重要的建筑结构包括桥梁、高层建筑、电力、核能和大坝。所有民用建筑都会随着时间老化和损坏，主要原因是材料的老化、持续使用、过载、过多暴露在有害环境、保护力度不够以及没有使用正确的检测方式。一旦受到内或外部侵害或二者同时作用，所有这些因素都会导致建筑材料和结构的老损并加重受损程度。

为保证建筑物的完整性和安全性，必须对建筑进行结构安全监测（SHM），通过自动化

体系，对建筑物结构进行可持续的监和受损部位的检测。行之有效的结构安全监测系统可及时检测到各种受损部位并监测其压力和温度，从而优化建筑物维护效果，确保建筑物的安全，延长使用寿命。通常情况下典型的建筑安全监测系统包括三个主要组成成分：传感系统、数据处理系统（包括数据采集、传输和储存）和安全评估系统（包括诊断演算和信息管理）。要建立该系统，首先应使该系统具有一个稳定且可靠的结构传感系统。因此，本文主要讨论结构安全监视系统的第一个组成部分：由智能装置/传感器组成的传感系统。智能装置/传感器：如光纤传感器(FOS)、压电传感器、磁致伸缩传感器和自诊纤维增强结构复合材料，都具有非常重要的功能，可感应各种建筑结构安全方面的物理和化学参数。