大型桥梁健康监测远程数据采集系统设计.pdf

第 14 卷　第 4 期 14　 4 石 家 庄 铁 道 学 院 学 报 V o l N o 2001 年 12 月　　　　JOU RNAL O F SH IJ IA ZHUAN G RA ILW A Y IN ST ITU T E D ec 2001 大型桥梁健康监测远程数据采集系统设计 1) 1) 2) 陈保平 　苏木标 　樊可清 ( 1) 2) ) 石家庄铁道学院大型结构健康诊断与控制研究所 　石家庄　050043　武邑大学电子系 　江门　529000 【摘要】简要介绍了大型桥梁结构健康监测远程数据采集系统设计的思想, 为桥梁健康监 测的研究与实践提供参考。 【关键词】桥梁　健康监测　数据采集 【中图分类号】 443　【文献标识码】　【文章编号(2001) U A 桥梁健康监测, 即通过对桥梁结构状态的监测与评估, 为大桥在特殊气候, 特殊交通条件下或运营状 况严重异常时触发预警信号, 分析评估桥梁使用寿命, 并为桥梁的养护、维修与管理决策, 验证桥梁设计理 论, 改进桥梁设计方法和相应的规范标准提供科学的依据。也就是说, 桥梁健康监测具有结构状态监测与 评估、设计验证和改进设计规范这三方面的意义。近年来, 大型桥梁健康监测技术已经成为国内外学术界 和工程界研究的热点[ 1～ 5 ] 。 桥梁健康监测系统一般由数据采集系统和结构健康状态与安全评估系统这两个子系统组成, 而其中 的数据采集子系统则是整个监测系统的基础。桥梁健康监测系统能否对桥梁结构的健康状态和安全寿命 作出正确的评估, 能否为验证设计和修改规范提供科学的依据, 取决于数据采集系统能否采集到准确、可 靠、有代表性、能如实反映结构状态的各种特征信息。为此, 探讨大型桥梁健康监测系统中远程数据采集系 统设计的有关问题。 1　远程数据采集系统的基本要求 从信息获取的形式上看, 数据采集可分为断续和连续两种。对于每次采样持续时间较短, 但频繁重复 的采样过程, 称之为断续数据采集; 而把一次采样持续很长时间的采样过程, 称为连续数据采集。 ( 传统的桥梁检测工作是在很长的时间跨度上定期或不定期地 比如在结构意外受损、荷载突然增大、 ) 特殊气象环境等情况下 进行测试, 并将现场测试数据带回实验室进行分析处理。对一般的桥梁结构, 这种 离线处理的方法是可行的。但是, 对于大型桥梁结构, 如果仍然采用传统方法进行检测, 由于现场的实际情 况不在连续的监测和控制之下, 在各种复杂荷载作用下, 被测对象的工作状况是否已经发生明显的改变, 设计过程中的一些基本假设是否与现场实际情况相符等等, 难以全面掌握。这样势必使桥梁结构留下安全 隐患, 也影响对设计理论的验证, 在一定程度上影响今后桥梁理论的研究与发展。 在正常使用情况下, 一般桥梁结构状态评价指标的变化是非常缓慢的, 从这个意义上讲, 数据采集可 以是断续的、定期进行的。然而, 大型桥梁结构所承担的外荷载及其受力状态是非常复杂的, 甚至有的可以 认为是随机的、突发的。为了尽可能排除随机因素的影响, 大型桥梁健康监测系统的数据采集必须保证获 取准确、可靠的荷载信息和结构参数信息, 捕捉到具有代表性的和突发性的危险工作状态。也就是说, 数据 采集应兼有连续采样和触发断续采样的功能, 并且连续采样过程必须持续足够长的时间。这样, 连续长时 　　收稿 日期陈保平　男　1957 年 2 月出生　讲师 第 4 期　　　　　　　　　陈保平等: 大型桥梁健康监测远程数据采集系统设计