過高的應力和應變會對基礎設施結(jié)構(gòu)造成不可逆的損害。本文將為您解析如何通過監(jiān)測這兩項關鍵參數(shù)，為重要結(jié)構(gòu)提供安全保障。

目前全球各地，道路、橋梁、建筑等基礎設施正面臨日益嚴重的老化問題。日積月累的損耗會導致結(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(SHM)作為基礎設施運維的核心手段，通過持續(xù)追蹤應力和應變數(shù)據(jù)，能夠發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)人工檢查難以捕捉的隱患，從而在問題升級前采取干預措施。

工程領域中的應力

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

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應變表征材料受力后的形變程度

為無量綱量

計算公式為形變量與原始長度的比值

根據(jù)材料恢復能力

分為彈性應變(可逆)

與塑性應變(不可逆)

通過實時監(jiān)測應力和應變

工程師可精準評估

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、強風或地震中的響應數(shù)據(jù)

可提前識別

裂紋擴展、構(gòu)件偏移或材料疲勞等問題

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

結(jié)合材料的應力-應變曲線

(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)域應變持續(xù)累積后驟降

通常表明裂紋已形成并釋放局部應力

(見下圖)

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結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中

主流傳感器類型包括：

傳感器采集的原始數(shù)據(jù)

需結(jié)合工程經(jīng)驗進行解讀

重點關注：

彈性與塑性形變界限

判斷結(jié)構(gòu)損傷是否可修復

裂紋擴展趨勢

局部應變突增區(qū)域

可能預示結(jié)構(gòu)失效風險

超負荷預警

應力值突破設計閾值時

需啟動應急預案

通過SCADA系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集器

可實現(xiàn)自動化監(jiān)測與實時預警

大幅提升響應效率