過(guò)高的應(yīng)力和應(yīng)變會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)造成不可逆的損害。本文將為您解析如何通過(guò)監(jiān)測(cè)這兩項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，為重要結(jié)構(gòu)提供安全保障。

目前全球各地，道路、橋梁、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施正面臨日益嚴(yán)重的老化問(wèn)題。日積月累的損耗會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能退化，直接影響安全與功能性。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM)作為基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維的核心手段，通過(guò)持續(xù)追蹤應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，能夠發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)人工檢查難以捕捉的隱患，從而在問(wèn)題升級(jí)前采取干預(yù)措施。

工程領(lǐng)域中的應(yīng)力

是指材料單位面積承受的內(nèi)力

由外部載荷、壓力或溫度變化引發(fā)

常用單位為帕斯卡(Pa)

或磅每平方英寸(psi)

根據(jù)作用方式可分為五類(lèi)

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應(yīng)變表征材料受力后的形變程度

為無(wú)量綱量

計(jì)算公式為形變量與原始長(zhǎng)度的比值

根據(jù)材料恢復(fù)能力

分為彈性應(yīng)變(可逆)

與塑性應(yīng)變(不可逆)

通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)力和應(yīng)變

工程師可精準(zhǔn)評(píng)估

橋梁、大壩、高層建筑等結(jié)構(gòu)的健康狀況

例如，分析結(jié)構(gòu)在

交通荷載、強(qiáng)風(fēng)或地震中的響應(yīng)數(shù)據(jù)

可提前識(shí)別

裂紋擴(kuò)展、構(gòu)件偏移或材料疲勞等問(wèn)題

應(yīng)變數(shù)據(jù)尤其能反映結(jié)構(gòu)內(nèi)部變化

結(jié)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

(如鋼材與混凝土的典型曲線)

可判斷材料是否處于彈性區(qū)間

或已發(fā)生塑性變形

例如，某區(qū)域應(yīng)變持續(xù)累積后驟降

通常表明裂紋已形成并釋放局部應(yīng)力

(見(jiàn)下圖)

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結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中

主流傳感器類(lèi)型包括：

傳感器采集的原始數(shù)據(jù)

需結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解讀

重點(diǎn)關(guān)注：

彈性與塑性形變界限

判斷結(jié)構(gòu)損傷是否可修復(fù)

裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)

局部應(yīng)變突增區(qū)域

可能預(yù)示結(jié)構(gòu)失效風(fēng)險(xiǎn)

超負(fù)荷預(yù)警

應(yīng)力值突破設(shè)計(jì)閾值時(shí)

需啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案

通過(guò)SCADA系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集器

可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)預(yù)警

大幅提升響應(yīng)效率