钢结构损伤机理及检验方法.doc

钢构造损伤机理及检测办法姓名：**班级：土木****班学号：********摘要：本文从钢构造损伤机理与损伤检测办法入手，简介了国内外构造损伤检测办法现状，并详细阐述了基于小波变换构造损伤检测办法、基于柔度构造损伤检测办法、基于神经网络构造损伤检测办法等几种构造损伤检测办法。核心词：钢构造损伤检测办法小波变换柔度神经网络1引言重大工程诸如跨江跨海大跨度桥梁、用于大型体育赛事大跨度空间构造、代表都市象征超高层建筑、开发江河能源大型水利工程以及核电站工程等，它们有效期长达几十年甚至上百年，在环境侵蚀、材料老化和荷载长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害因素共同作用下，将必可避免地浮现构造系统损伤累积和抗力衰减，从而导致抵抗自然灾害甚至正常环境作用能力下降。尽管这些都是设计时可以预料到成果，但是却无法完全考虑所有因素影响，从而无法推断构造内部应力实时状况，也无法预知构造随着时间推移，在一定荷载作用下反映。因而，为了保障构造安全性、完整性、合用性与耐久性，已建成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；而对于新建大型构造和基本设施应总结以往经验和教训，在工程建设同步安装长期构造健康监测体系，以监测构造服役安全状况，同步为研究构造服役期间损伤演化提供有效和直接实验平台。2钢构造损伤机理及危害2.1钢构造稳定问题钢材强度远较混凝土、砌体及其她常用构造材料强度高，在普通建筑构造中按容许应力求得钢构造构件所需断面较小，因而，在多数状况下，钢构造构件截面尺寸是由稳定控制。钢构造构件失稳分两类：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正常承载和使用或引起构造其她形式破坏。影响构造构件整体稳定性重要因素有：（1）构件设计整体稳定不满足，即长细比不满足规定。（2）构件各类初始缺陷，涉及初弯矩、初偏心、热轧和冷加工产生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。（3）构件受力条件变化，如超载、节点破坏、温度变化、基本不均匀沉降、意外冲击荷载、构造加固过程中计算简图变化等。（4）施工暂时支撑体系不够。影响钢构造构件局部失稳重要因素有：（1）构件局部稳定不满足。（2）局部受力不稳加劲构造办法不合理。（3）吊装时吊点位置选取不当。2.2钢构造疲劳破坏钢构造在持续重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变形或局部颈缩，钢材疲劳破坏是脆性破坏。疲劳破坏机理是：钢材内部及其外表有杂质和损伤存在，在重复荷载作用下，在这些薄弱点附近形成应力集中，使钢材在很社区域内产生较大应变，于是在该处一方面发生微裂，在重复荷载继续作用下，微裂扩展，前裂口发展到一定限度，该截面上应力超过钢材晶粒格间结合力，于是发生脆断。钢材断裂时，相应最大应力σmax称为钢材疲劳强度，疲劳强度与荷载循环次数等因素关于，构造工程中是以二百万次循环时产生疲劳断裂最大应力作为疲劳极限。钢材疲劳强度与钢材自身强度关系不大，而与构件表面状况、焊缝表面状况、应力集中、残存应力、焊缝缺陷等因素关于。2.3钢构造脆性破坏钢构造一种明显特点是变形性能好，特别是当构件使用低碳钢时，由于低碳钢有明显屈服台阶，因而钢构造破坏是有先兆。但是在一定条件下，钢材会发生脆性断裂，构成无先兆突然破坏，这种破坏是建筑构造设计和使用中所不容许，因而应特别予以注意。钢构造脆性断裂可提成如下几种类别：低温脆断、应力腐蚀、氢脆、疲劳破坏和断裂破坏等。导致脆断因素除低温、腐蚀、重复荷载等外部因素之外，钢材自身缺陷、设计不合理及施工质量等是构成其破坏内因。由于脆性破坏是突发，没有明显预兆，因而发现问题加固解决是比较困难，重要是采用防止办法，使其不产生脆性断裂。2.4钢构造防火与防腐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，钢材屈服强度大概降至正常温度时屈服强度0.7。就是说，构造即达到它强度设计值而也许发生破坏。设计中应依照关于防火规范规定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规定。2.4.2钢构造防腐蚀钢材由于和外界介质互相作用而产生损坏过程称为腐蚀，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）产生氧化物引起锈蚀。电化学腐蚀是由于钢材内部有其她金属杂质，具备不同电极电位，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。钢材腐蚀速度与环境湿度、温度及有害介质浓度关于，在湿度大、温度高、有害介质浓度高条件下，钢材腐蚀速度加快。3构造损伤检测办法构造损伤检测可采用外观目测、基于仪器设备局部损伤检测、基于静态数据构造损伤检测和基