桥梁健康监测研究及发展趋势（ X页）.doc

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1、桥梁健康监测研究及发展趋势山西建筑》发布时间：2006-09-07作者：庄泳浩刘洪瑞摘要：冋顾了桥梁健康监测的山来，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最新研究方法，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口益巫要的地位，桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度不断冇新的突破，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，山于环境、气候等白然因素的作用、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

2、等因索，不少桥梁已出现严巫的功能退化的情况。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木、高效益的维修养护方法。在这种形势下,建立与Z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z_,具有极为逋要的意义。1桥梁健康监测的概念桥梁健康监测的基木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

3、取并处理数据，目的是为了诊断结构中是否冇损伤发生，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巫界常时触发预警信号，为桥梁维护、维修9管理决策提供依拥和指导。桥梁健康监测根据桥梁结构女全性、适用性和耐久性评佔的需要和桥梁管理、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—be

4、nefit）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。利用测量于•段，对桥梁齐控制断而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而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右导线测量（观测水平位移）、儿何水准法（观测竖向位移）、GPS测定三维位移量法、H动极坐标实时差分测量法（ATR自动监测系统）和H动全站仪的方法。2）

5、应力监测。运营状态中主梁的应力或应变的变化是山于主梁结构的外部条件和内部状态变化引起的。外部条件主要彳j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、阻尼值及其分布竹关，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，测定桥跨结构山于桥址处风荷载、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

6、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木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、混凝十.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而铺装、支座、伸缩缝等的损坏情况。6）其他监测项目o2.2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巫要意义，同时是获取冇效、可靠的监测数拥的前提，主要应该解决以卜儿项关键问题：1）关于数据采集和传输

7、的同步问题。同步问题是桥梁监测系统的关键性技术问题z—。是后期数据处理、分析和桥梁健康评估的基木前提条件。系统可以不需要整体同步，但是挠度、振动等了系统各点采集的时间必须同步。2）关于数拥采集节点设备和传输链路的合理配置与优化问题。影响数据采集节点设备和传输链路可靠性的内索相当复杂，必须研究设计巫点考虑系统合理的配置和优化。3）关于系统数据采集过程中单点故障问题。系统需要具冇单点故障不影响控制网络其他部分的功能。4）关于故障自动报警的问题。系统能够识别传感器故障包括电流冋路泄漏、对不可信信号电平的捕获和

8、子系统故障，并能在系统主机上给出相应的报警信息。5）关于数据可靠性检验的问题。系统具冇能够对所监测数拥进行H检、互检和标定的功能，是保障原始数据可靠性的巫要于-段。6）关于实现远程监控的问题。通过I大I特网技术可以使桥梁管理者或桥梁专家在异地对系统实现远程监控和数拥分析，是桥梁健康监测系统的新需求。2.3数据分析处理和控制部分数据处理是指对数据采集和传输部分获得的数据信息进行收集、整理、加工、存贮及传播等一系列活动的总和。它的基本环节是进行