[发明专利]土木工程墙板结构损伤检测的微动测试方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种结构工程检测，特别是墙板结构的无损检测，属于结构工程领域。 

背景技术

结构在复杂的服役环境中，将受到诸于载荷的作用、自然的风化作用以及各种突发性外在因素的影响，面临着损伤和损伤积累问题。这些损伤的积累势必会导致结构的使用性能降低或发生结构破坏。因此，为保证结构的安全，需要建立探测和识别结构损伤的方法，以便能尽早地探测结构损伤的出现、发生损伤的位置及损伤的程度，对结构实时进行修复，避免灾难性事故的发生。近年来随着我国大规模基础建设的展开，大型化复杂化的土木工程结构不断增加，工程质量事故亦时有发生。另外，中国古建筑不但是我们东方古建筑艺术的典范，而且是全人类宝贵的历史文化遗产。因此针对大型复杂结构以及结构机体存在复杂损伤，表现形态错综复杂且不直接的土木工程结构，需要建立避免对结构本身产生不良影响而又方便快捷地检测和识别结构损伤的方法。 

近二十多年来，利用非破坏方法来检测结构是否存在损伤，并对损伤进行定位与评估已成为国内外学术界、工程界极为关注且研究活跃的领域。其中利用结构动力特性的变化来进行结构整体损伤检测的方法与技术，有着信号易于提取、探测器可以安装到人们不宜接近的位置等优点。微动测试不需要人为施加震源，其扰动来源是大地深处的微小震动，对结构本身几乎无影响；另外微动测试设备轻巧、操作简单，便于在大型复杂结构中应用。通过一定的分析手段可以良好地推断建筑结构的振动特性（特征值，阻尼系数，振动模态等）。因此，理论上，通过比较未损模型以及实测受损结构的动力参数用可检测结构的力学性能及是否有损伤存在。利用微动测试技术的土木工程墙板结构损伤检测方法及系统正是基于以上特性和大量的实验而发明的。该技术的研发为土木结构损伤检测提供了一种精度好、效率高、快速便捷的手段，具有重要意义。 

发明内容

本发明提供一种土木工程结构损伤检测的微动测试方法与系统，主要用于砖砌、混凝土等墙板结构内部损伤状态无损检测。本领域技术人员应当理解，本发明所提供的损伤检测的微动测试方法及系统不仅仅能够适用于土木工程墙板结构，还可以适用于其它结构，同样属于本发明的保护范围。 

根据本发明的一个方面，提供一种土木工程墙板结构损伤检测的微动测试方法，包括如下步骤： 

步骤1：根据结构的砌筑及损伤特点，全面布设检波器，检波器所在位置称之为检测点； 

步骤2：将检波器与记录设备连接后，记录半小时以上的采集波形； 

步骤3：通过快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform-FFT）提取所记录数据中的频率特性曲线； 

步骤4：直接利用FFT频谱特性曲线，提取卓越峰值以及其对应的振幅作为结构的各阶固有频率和固有模态； 

步骤5：根据结构原始设计及施工资料，建立健全结构计算模型，进行特征值计算，获得结构的固有频率及固有模态等动响应参数。 

步骤6：对微动测试固有模态及计算模态分布进行统一物理量的数据归一化处理或无纲量处理； 

步骤7：比较计算模型与实测结构的固有频率和固有模态，评价响应突变位置，对损伤进行定位。 

优选地，还包括如下步骤：后面也出现了很多优选的，什么意思呢？常用术语？ 

步骤8：将现场测试对象简化为一个n个自由度的体系，通过如下公式一计算损伤刚度K_obv及通过公式二计算未损刚度K_cal，定义刚度损失为展开于结构平面分布图中，即可得到结构的损伤程度分布，