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1、!122!北方交通2008桥梁结构健康监测研究现状分析12魏保立苏晓慧(1.郑州航空工业管理学院建筑工程管理系,郑州450012;2.郑州粮油食品工程建筑设计院,郑州450052)摘要:桥梁结构的健康监测研究是近年国际学术研究的热点问题之一,涉及许多不同的研究领域。简要介绍桥梁结构健康监测系统的有关内容,对桥梁健康监测现阶段研究内容进行了分类,并针对各个部分内容的研究现状进行了分析。关键词::桥梁;健康监测;损伤诊断;研究现状中图分类号:U443文献标识码:B文章编号:1673-605
2、2(2008)01-0122-041引言2桥梁结构健康监测现状20世纪90年代以来,伴随着世界大规模公路随着传感器、数据传输、计算机软硬件、信号分建设的展开和我国国民经济的发展,我国的桥梁建析和人工智能的迅速发展,基于计算机的自动的、能设进入了一个全面发展的阶段。近年来,我国先后连续甚至实时监测的结构健康系统得到了广泛的应建造了近百座大跨度桥梁。然而桥梁在建造和使用用与发展,尤其以在大型桥梁结构上应用最多。如过程中,由于受到环境、有害物质的侵蚀,车辆、风、香港的青马大桥,广东的虎门大桥,江苏的江阴大桥地震、疲劳、人为因素等作用,以及材料自身
3、性能的以及润扬公路大桥都安装了监测装置。不断退化,导致结构各部分在远没有达到设计年限大型桥梁结构工程的实时、在线的健康监测系前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件能及时得到检测和维修,轻则影响行车安全和缩短系统对于桥梁结构或大型网架结构来说,包括对结桥梁使用寿命,重则导致桥梁突然破坏和倒塌。如构环境荷载进行测试的仪器(如风速风向仪,压力11996年12月,广东韶关特大桥坍塌,导致32人死传感器等)和对结构响应进行测试的仪器(如加速亡,59人受伤;1999年1月重庆的彩虹大桥倒塌,导度传感器,应变
4、传感器等);软件系统则通过硬件系致41人死亡,14人受伤。因此,为保证桥梁结构的统测得的数据,对采样数据进行分析、归纳和推断,安全性、适用性和耐久性,加强对桥梁健康状况的监进行结构的损伤识别、损伤定位和损伤程度的标定测和评估,从而实施合理的养护管理工作极为重要。和评估,对整个结构系统的安全状态和存在的隐患做出较准确的评价。针对桥梁结构健康监测系统的如何评价灾后受损桥梁和老化受损桥梁的残余承载能力和可靠性,如何识别桥梁在破坏之前的损伤状组成,现阶段桥梁健康监测研究的内容主要包括:态,以便对桥梁能否继续使用和是否需要加固做出(1)现场监测系统的研究
5、,包括监测仪器、仪器的组成方法及布置;正确的决策,即结构损伤识别和结构健康监测,是当(2)数据分析与处理技术研究,即如何把现场今桥梁工程研究的热点问题,得到的数据进行分析,排除噪声、仪器误差等的影传统上,桥梁结构健康状况评估是通过人工目响,从而得到和结构健康相关的可靠数据;测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息进行(3)桥梁结构损伤诊断研究,包括损伤的报警、的。由于传统检查方法需要大量人力、物力和财力;损伤的定位和损伤的评定;通过桥梁的健康监测判主观性强,难于量化;影响正常交通运行;周期长,实断桥梁现阶段的健康状态,如果需要维修,提出时性差
6、等缺点和限制,它们无法直接有效地应用于相应的维修决策;如果桥梁损伤导致结构不能继续大型桥梁的健康状况检查,因此现阶段有必要建立使用,提出相应的重建决策。桥梁健康监测框架如和发展一个针对桥梁的结构健康监测与安全评估系图1所示:统,用以监测和评估大桥在运营期间其结构的承载能力、运营状态和耐久能力等。第1期魏保立等:桥梁结构健康监测研究现状分析!123!要求。大型桥梁结构的受力状态以及所处的外部环境均较复杂,要求健康监测系统的传感器能够较全面地获取桥梁结构的环境荷载、局部性态、整体性态等信息。Inaudi组成的研究小组在1993
7、~2001年时间内共在桥梁、水坝、隧道、发电站等70多个不同图1桥梁健康监测框架场合成功安装了约1500个光纤传感器,用于检测结3桥梁结构健康现场监测系统研究构的应力、应变、振动、损伤和裂缝等或者进行大型大型桥梁健康现场监测系统不单是传统的以人结构的健康监测,其中95%~100%都达到了预期工方法为主的检测手段的简单改进,而是运用现代的设计功能;周文松等人针对大型桥梁结构健康监化传感设备与光电通信技术及计算机技术,实时监测系统具有传感器类型多、信噪比小等特点,系统研测桥梁在各种环境条件下的结构响应和行为。反映究大型桥梁结构健康监测现场监测系统
8、的设计方结构工作和损伤状态的基本要素是结构的静力响应法。吴皓莹等人围绕蓝牙技术提出构建由固定无线和动力响应。大跨桥梁进行全面静力响应检测在技传感器组成
