土木工程结构检测和鉴定的

摘 要：综述了土木工程结构检测和鉴定的基本理论基础,提出土木工程结构检测和鉴定的具体内容,明确优先采用的检测手段对土木工程的检测鉴定提出了建议.

关 键 词：土木工程检测鉴定

一、土木工程结构的检测、鉴定的内容和特点

当建（构）筑物需进行检测鉴定时,这些检测鉴定包括：

（1）常规的外观检测.如平整度、倾斜度、尺寸偏差等；

（2）强度检测.如材料强度、构件承载力、钢筋配置情况等；

（3）结构内部缺陷的检测.如混凝土内部的孔洞、裂缝；钢结构的裂缝、焊接缺陷等；

（4）材料成分的化学分析,如混凝土的集料分析、钢材化学成份分析等.

对已建结构进行检测与常规的在建建筑结构构件的检测工作相比,有下列特点：

①检测工作大多在现场进行,环境干扰因素多；②发生严重质量事故的结构工程,已建时间长,常常管理不善,经常没有完整的技术档案,甚至没有技术资料,有时还会遇到虚检测资料的干扰,这时尤要慎重对待；③对有些强度检测常常要采用非破损或少破损的方法进行,因事故现场尤其是对非倒塌事故一般不允许破坏原构件,或者从原构件上取样时只能允许有微破损,稍加加固后即不影响结构强度.

二、工程结构检测和鉴定相关技术

2.1工程结构检测、鉴定方法

一般工程结构检测方法,从理论上讲,大体可以分为两类,即静态检测方法和动态检测方法.

工程结构静态检测主要通过观测和静力检测获得结构实际尺寸、材料弹性模量和强度等数据,然后通过力学分析确定结构的工作性能与可靠度水平.目前我国已有的结构可靠性评价及损伤鉴定标准主要依据该方法.静态检测方法的测量结果直接且较为可靠.但是,由于工程结构特别是大型工程结构,一般形体大、构件多且有隐蔽部分,对工程结构所有构件采用静态量测的方法测定其实际性态,工作量巨大,对于某些结构和构件无法测量,静态检测方法存在应用条件受限制和工作效率较低的缺点.

结构动力检测技术是利用结构的动力响应识别结构模态参数或物理参数,评价结构性能、判别结构损伤的方法.结构动力检测不受结构规模和隐蔽的限制,只要在可达到的结构位置安装动力响应传感器即可.目前高效模块化、数字化的动力响应量测技术已为结构动力检测方法提供了技术支持.但是,此法存在受到结构动力量测信号质量和数量的限制.

实际操作上,工程结构的检测鉴定的基本方法是：

（1）经验检测鉴定法主要以原设计规范或规程为依据,按个人目视观察及规范定值计算结果来评定工程事故的一种经验评定法.

此法特点是荷载计算以实际调查为准,材料强度取值一般按经验评定,图纸规定的材质数据仅作参考,对原设计中采用的规范依据、理论公式、计算图形,主要看是否与实际结构工作状态相符,否则,应按实际状况进行修改.

经验法一般不使用检测设备和仪器,主要凭个人经验受个人主观因素的影响较大.这样,即使是鉴定人员专业技术水准较高,也未必判断准确.

（2）实用鉴定法是在经验鉴定法的基础上发展起来的,它克服了经验鉴定法的缺点,十分重视检测手段和测试技术,对于结构材料强度等有关力学参数,一定采用实测值并经统计分析后才用于结构的分析计算.

2.2模拟人体健康监测方法

结构健康监测是指利用现场无损传感技术和结构系统的特征分析（包括结构的响应）,以达到检测结构损伤或退化的一些变化.结构长期健康监测系统是指,结构从设计、施工、竣工、投入使用一直到整个服役期的运行状态进行监测和评估.比如,施工阶段是否按照原始的设计来完成的?投入使用后是否在正常荷载情况下工作的?在一次偶然事件如地震或爆炸等作用后,结构是否有损伤?整体工作状态如何等,这些都是需要解决的问题.

理想的健康监测与损伤识别技术应能在结构损伤出现的较早时期发现损伤,在传感器精度保证的情况下确定损伤的位置,估计损伤的程度,并预测出结构的剩余有效寿命.理想的损伤识别方法应该具备的另一种重要性能,即能够区分结构建模误差引起的偏差间的区别.

三、土木工程结构评估的实施建议

3.1结构影响因素

土木工程结构评估的目的是鉴定结构能否达到预定的功能状态和使用要求.无论采用何种评估方法,通过分析结构的影响因素,确定评价指标及其对结构的影响强度是非常重要的,是土木工程结构评估的重要研究内容之一.在现有研究成果的基础上,结合土木工程特点,大致从设计、施工、使用环境、使用要求等四方面进行结构影响因素的研究.

（1）设计方面.主要通过检查地质勘测资料、对照设计施工图纸等手段,确定设计方案是否合理、荷载传递计算模式是否正确等信息.

（2）施工方面.主要通过对原施工和监理记录、验收记录、各种试验报告、竣工图等资料的检查分析,确定施工过程是否因施工方案不当或管理不善等原因造成工程质量缺陷.

（3）使用环境.主要指环境条件的变化,随时间出现的结构损伤,如出现围岩稳定性问题、被覆混凝土强度降低、钢筋的锈蚀、表面缺陷等,该类指标主要通过仪器和设备检测获得.

（4）使用要求.指工程用途的变化及使用要求的安全等级和技术指标等.

3.2检测方法与手段

评估土木工程结构现状,其中部分评价指标需通过科学的检测手段才能获得.尽管理想的健康监测能够获得结构在整个寿命期的变化信息,能够实时监控结构的安全状态,但长期在线监测需要一套独立的监测系统,因此,受经济条件限制,在所有的土木工程结构中安装监测系统并不现实.尤其是对于已建土木工程,在结构内部安装传感器非常困难,并可能造成安装部位损伤,采用无损检测可以避免检测时给结构带来的损伤.无损检测就是指在不影响工程结构使用性能的前提下,通过原位检测某些物理量如回弹值、超声波速、振动频率、红外线辐射等推算出材料与结构的工程质量指标,如强度值、厚度值、内部缺陷点、耐久性指标等.它有着比常规检验方法明显的优点,如非破坏性、随机性、远距离探测及其他方法无法检测的内容等.因此,建议土木工程结构评估应尽量采用检测方法中的无损检测手段获得所需的指标.