結(jié)構健康監測的(de)對象是結構。結構損傷與結構(gòu)健(jiàn)康是對立的概念,在(zài)對結構 進行監測之前需要先討論損傷的定義和(hé)基本特征,以便區分結構的損傷狀態與(yǔ)健 康爐態。在土木(mù)工程中(zhōng),健康是指結構或者係統能夠實現其預期功能的一(yī)種狀態。 依據損傷力學關於從熱力學中能量耗(hào)散過程不可逆的(de)理論出發提出(chū)的一般損(sǔn)傷定 夕是“由於細觀結構的缺陷(如微裂紋、微孔洞)引起的材料或結構的劣紗過程,稱 為損傷”,而土木(mù)工(gōng)程界(jiè)對於結構損傷的普遍定義則是(shì)“結構在服役(yì)期內承載能力(lì) 的下降”。前者是從材料微觀層麵(miàn)出發揭示了損傷(shāng)的本質(zhì),後者(zhě)是從結構宏觀層麵 出發指出了損傷的後(hòu)果(guǒ)。綜合兩種定義,作者(zhě)對於(yú)結(jié)構損傷的定義是“結構內力較 大處(chù)由於材料特性(xìng)劣化導致結構的某種響(xiǎng)應超(chāo)出正常值”。
該定義有兩個重點:
①一般情況下,結構內力較(jiào)大部位應作為結構健康監(jiān)測的(de)重點部位(wèi),一定荷載下結 構各個部分(fèn)產生的內力總是大小不一的,當各部位(wèi)采用的材料基本一致(zhì)時,內力較 大的部位承擔的結構安全責任較大,該部(bù)位的材料特性劣化對於結構安全(quán)的影響 也較大,而結構內力(lì)較小部位發生的材(cái)料劣化不僅對(duì)於結(jié)構安全性的影響比較小, 相應的結構響應也(yě)較小,難以準確(què)測量;
②承載能力本身不能(néng)測暈,但損傷後果的 表現形式一般是可(kě)測量的,承載能力的下降一般會表(biǎo)現為結構某些特征響應發(fā)生 變化,因此可以通過可(kě)測量結構響應來評估損傷。
根據(jù)上述(shù)定義,結構損傷具有以(yǐ)下三個(gè)特征。
(1)結構層麵的外(wài)在表現性:結構損傷必窟全造(zào)應墓詘結構響應發生變化(huà), 且這種響應(yīng)可被觀(guān)察和測量,如果材料(liào)劣化並未導致結構響應變化(huà)或者這種(zhǒng)變化 很細微而現有測試技術無法捕捉,在結構層麵上可認(rèn)為無損傷。
(2)局部性:通常,整個結構發生損(sǔn)傷的(de)區域是局部的,在所有應力(lì)較大的部 位中發生損(sǔn)傷的區域也是局(jú)部的。
(3)分布不均勻性:通常,由於某種原因,某處出現結構損(sǔn)傷的概率總是大於 其他部位(wèi),如混(hún)凝土開裂多發(fā)生在(zài)受拉應變較大處。混(hún)凝i中鋼筋腐蝕通常發生在 鈍化膜(mó)破壞(huài)處。