SHM 技术在水电站钢岔管水压试验中的应用

关 磊，余鹏翔，邱丛威，陈韶哲

（1.水利部产品质量标准研究所，浙江 杭州 310024；2.中国葛洲坝集团机械船舶有限公司，湖北 宜昌 443007）

1 概述

1.1 SHM 技术

结构健康状态监测（Structural Health Monitoring，简称SHM）是通过传感网络采集结构信息来分析判断结构的健康状态，实现自动化结构性能评估和损伤识别，从而达到在结构发生早期损伤或者疲劳裂纹萌生时及时采取修复性措施，避免结构产生不可修复的破坏。

SHM 技术是多学科理论、方法和技术相互交叉的一个学科，主要包括感知和决策两大环节，关注的参量取决于监测对象的结构。它是利用各类传感器对结构的温度、湿度等环境参量和结构的位移、应力等响应参数进行监测，对监测数据进行分析，并对能体现结构健康状态的特征信息进行重点提取和研究，进而为结构的安全评估、维修和加固等工作提供科学决策。

根据系统功能的不同，结构健康状态监测可分为主动监测与被动监测两种[1]，本文所述的监测类型主要为主动监测。水压试验时，通过对钢岔管内部注水加压，本体结构产生激励信号，传感器接收结构的响应信号，当结构状态发生变化时，传感器监测信号发生改变，通过分析损伤信号的特征对结构进行监测。

1.2 工程概况

某水电站钢岔管制造及水压试验创下了多项世界之最：第一，800 MPa 级钢岔管制造母材和焊材高度国产化；第二，月牙肋厚度144 mm 是目前全球范围内使用板厚最大的800 MPa 级水电钢；第三，钢岔管支管内径2.12 m，管壳厚度72 mm，径厚比系数创该级别钢种世界极限；……