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桥梁健康监测研究及发展趋势

摘要：回顾了桥梁健康监测的由来，阐述了桥梁健康监测的概念和监

测系统的组成，介绍了桥梁健康监测的现状和必威体育精装版研究方法，对将来

的发展亦做了展望。

引言

随着桥梁在交通运输中占据日益重要的地位，桥梁设计理论和施

工技术的不断进步使得桥梁跨度不断有新的突破，结构形式也日趋复

杂。但是，目前中、老龄桥梁在国内陆路交通网络中占相当的比重，

随着桥龄的增长，由于环境、气候等自然因素的作用、日益增加的交

通量及重车、超重车过桥数量的不断增加和人为事故等因素，不少桥

梁已出现严重的功能退化的情况。而建造和维护大型桥梁需要耗费大

量的人力、物力和财力，滞后于桥梁建设与发展的综合监测及评估手

段使桥梁管理层和决策层无法对其整体使用性能做出客观准确的评

估，因此也无法采用低成本、高效益的维修养护方法。在这种形势下，

建立与之相适应相匹配的桥梁综合监测与评估系统成为桥梁界研究

的热点之一，具有极为重要的意义。

东营大桥健康监测系统是由一套包括数据采集（加速度传感器数

据采集系统和光纤光栅传感器数据采集系统）、数据存储、远程实时

显示和数据分析与安全评定的集成系统，此系统共分为四个功能模

块：数据采集、数据分析与安全评定、数据存储和远程实时显示模块，

如图1所示。

东营大桥健康监测系统

数据采集数据分析与安全评定数据存储远程实时显示

图1东营大桥健康监测系统框图

本系统在大桥上主要布设了加速度传感器和光纤光栅传感器，为

此，我们针对这两种传感器不同的特性分别开发了一套适合的数据采

集系统：。

1桥梁健康监测的概念

桥梁健康监测的基本内涵是根据结构的主要性能指标(如可靠

性、耐久性等)，结合无损检测(NDT)和结构特性分析(包括结构响应)，

从营运状态的结构中获取并处理数据，目的是为了诊断结构中是否有

损伤发生，判断损伤的位置，估计损伤的程度以及损伤对结构将要造

成的后果。通过对桥梁结构状态的监测与评估，为桥梁在特殊气候、

交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护、

维修与管理决策提供依据和指导。

桥梁健康监测根据桥梁结构安全性、适用性和耐久性评估的需要

和桥梁管理、决策部门的信息需求，并结合目前国内的实际经济条件

及桥梁现场监测条件，确定桥梁结构监测系统中实施的监测项目，以

实用性、可靠性为基础，在一定程度上兼顾其先进性，并考虑到费用

一效益(cost--benefit)的关系，确定各监测项目。

2桥梁健康监测系统的组成

2，1采集测量部分

采集测量部分的监测项目一般包括位移、应力、动力特性、温度、

表观检测等。1)位移监测。利用测量手段，对桥梁各控制断面的位移

变形进行监测，并绘编相应的位移变形影响线和影响面以检测各控制

部位位移变形状态，从而为总体评估桥梁的承载能力、营运状态和耐

久能力提供依据。常用的位移变形监测方法有导线测量(观测水平位

移)、几何水准法(观测竖向位移)、GPS测定三维位移量法、自动极

坐标实时差分测量法(ATR自动监测系统)和自动全站仪的方法。2)应

力监测。运营状态中主梁的应力或应变的变化是由于主梁结构的外部

条件和内部状态变化引起的。外部条件主要有支座的变化及车辆荷载

的作用等，而内部状态有混凝土的收缩徐变、温度变化及预应力损失

等。通过应力监测可以反映主梁的受力条件变化和结构内部的性能。

3)动力特性监测。桥梁结构的动力特性与桥梁结构的刚度、质量、阻

尼值及其分布有关，对桥梁结构的动力特性监测主要在桥面无任何交

通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处

风荷载、水流等随机荷载激振而引起的结构微小振动响应。主要测定

主梁的固有振动频率、振型等。4)温度监测。通过对整桥温度场的监

测，可以设法消除温度变化对某些监测过程或传感器本身的测量精度

的影响；可以了解桥梁结构在某种温度扬下的行为，如结构变形、内

力变化等。5)区域表观检测。表观检测包括混凝土裂缝检测、混凝土

强度检测、混凝土碳化深度检测以及混凝土表观质量检测以及桥面铺

装、支座、伸缩缝等的损坏情况。

6)其他监测项目。

2．2数据传输部分

稳定可靠的数据采集和传输部分对于保证监测系统的长期运行

有着重要意义，同时是获取有效、可靠的监测数