大跨桥梁健康监测系统设计构成及其进展

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1、万方数据大跨桥梁健康监测系统设计构成及其进展王戒躁，钟继卫，王波文章编号：1003—4722(2009)S2--0007—06王戒躁，钟继卫，王波(中铁大桥局集团桥科院有限公司，湖北武汉430034)摘要：随着大跨、轻、柔等新型桥型的不断建造，桥梁结构运营状态的安全性及耐久性受到工程界高度重视。大跨度桥梁的实时结构健康监测和近实时结构安全评估工作也成为工程界及学术界研究的热点问题。介绍桥梁健康监测与评估系统的内容及系统构成，简要回顾国内外大型桥梁健康监测与评估系统的研究现状，阐述桥梁健康监测与评估项目的发展现状、趋势及前景，并重

2、点分析武汉阳逻长江大桥健康监测系统的研究成果。关键词：桥梁；长跨桥；健康监测系统；综述中图分类号：U446文献标志码：ADesignedComponentsandDevelopmentofHealthMonitoringSystemsforLongSpanBridgesWANGJie-zao，ZHONGJi-wef，WANGBo(BridgeScienceResearchInstituteLtd．，ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup，Wuhan430033，China)Abstrac

3、t：Withtheconstantconstructionofthenewtypesoflongspan，lightweightandflex—iblestructurebridges，thesafetyanddurabilityofthebridgesinoperationstatehaveattractedgreatconcernfromengineeringcircleandthereal—timestructuralhealthmonitoringandthenearreal—timestructuralsafetyev

4、aluationofthebridgeshavealsobecomethehotresearchsubjectsintheengineeringandacademiccircles．Thecontentsandcomponentsofthemonitoringandevalua—tionsystemsarepresentedherewith，thecurrentresearchofthemonitoringandevaluationsys—ternsforsomemajorbridgesathomeandabroadarerev

5、iewed，thestate-of-the-art，developmenttendencyandprospectingofthemonitoringsystemandevaluationitemsaredescribedandthere—searchfindingsofthemonitoringsystemforWuhanYangluoChangjiangRiverBridgeareparticu—larlyanalyzed．Keywords：bridge；longspanbridge；healthmonitoringsyste

6、m；overview1引言自1940年美国塔科马大桥发生风毁事故以后，桥梁在成桥运营阶段的安全性监测的重要性就引起了工程界的注意。随着材料科学、仪器仪表与测试技术、信号处理、计算机科学与技术、通讯技术、大型结构分析、结构动力学、结构可靠度等多门交叉学科的飞速发展，大跨度桥梁健康监测与评估系统的设计构成、数据处理方法及安全评估模型日益趋于合理和完善u~3]。相比于传统的桥梁定期巡检技术，其功能具有广泛性、综合性、实时性及智能性等特点，并能根据已有的监测数据，对未来桥梁的承载能力状态做出合理的预测和判断，也为以后的桥梁设计乃至规范的

7、修订提供重要的参考依据H’5]。收稿日期：2009—08—15作者简介：王戒躁(1967～)．男，教授级高工，1989年毕业于西南交通大学工程力学系，工学学士，1994年毕业于西南交通大学工程力学系，工学硕士(wangjiezao@163．net)．万方数据8桥梁建设2009年增刊22桥梁健康监测内容及系统构成2．1桥梁健康监测内容根据各种桥型的特点，桥梁所需要监测的物理变量，一般可分为4类[1^6

8、，即：环境荷载、运营荷载、桥梁特征和桥梁响应。环境荷载是指监测桥址在特定的自然环境和地理状况下，由于气候或地理的变化而对大桥产生的

9、作用，如强风、温度、地震、腐蚀及冲刷等；运营荷载是指交通运营对大桥产生的荷载，如公路、铁路、船舶失控撞击等；桥梁特征是指桥系的静态特征和动态特征，如静力影响系数及影响线，模态频率、振动模态、模态阻尼比、模态质量参与系数等；桥梁响应是指索力、几何变形、应力状况、疲