精品資料（2021-2022年收藏）課題現(xiàn)代橋梁健康安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1、現(xiàn)代橋梁健康安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)目 錄一、傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)檢查與評(píng)估概述1二、現(xiàn)代橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述2三、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀3四、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀5五、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用效果與存在問題9六、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改善建議與發(fā)展前景10一、傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)檢查與評(píng)估概述橋梁在建成后，由于受到氣候、腐蝕、氧化或老化等因素，以及長(zhǎng)期在靜載和活載的作用下易于受到損壞，相應(yīng)地其強(qiáng)度和剛度會(huì)隨時(shí)間的增加而降低。這不僅會(huì)影響行車的安全，并會(huì)使橋梁的使用壽命縮短。為保證大橋的安全與交通運(yùn)輸暢通，加強(qiáng)對(duì)橋梁的維護(hù)管理工作極為重要。橋梁管理的目的在于保證結(jié)構(gòu)的可靠性，主要指結(jié)構(gòu)的承載能力、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和耐久性能等，以滿足預(yù)定的功能要求。

2、橋梁的健康狀況主要通過利用收集到的特定信息來加以評(píng)估，并作出相應(yīng)的工程決策，實(shí)施保養(yǎng)、維修與加固工作。評(píng)估的主要內(nèi)容包括：承載能力、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、耐久能力以及剩余壽命預(yù)測(cè)。承載能力評(píng)估與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的極限強(qiáng)度、穩(wěn)定性能等有關(guān)，其評(píng)估的目的是要找出結(jié)構(gòu)的實(shí)際安全儲(chǔ)備，以避免在日常使用中產(chǎn)生災(zāi)難性后果。運(yùn)營(yíng)狀態(tài)評(píng)估與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在日常荷載作用下的變形、振動(dòng)、裂縫等有關(guān)。運(yùn)營(yíng)狀態(tài)評(píng)估對(duì)于大橋工件條件的確認(rèn)和定期維修養(yǎng)護(hù)的實(shí)施十分重要。耐久能力評(píng)估側(cè)重于大橋的損傷及其成因，以及其對(duì)材料物理特性的影響。傳統(tǒng)上，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的評(píng)估通過人工目測(cè)檢查或借助于便攜式儀器測(cè)量得到的信息進(jìn)行。人工橋梁檢查分為經(jīng)常檢查、定期檢

3、查和特殊檢查。但是人工橋梁檢查方法在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性。美國聯(lián)邦公路委員會(huì)的最近調(diào)查表明，根據(jù)目測(cè)檢查而作出的評(píng)估結(jié)果平均有56%是不恰當(dāng)?shù)?。傳統(tǒng)檢測(cè)方式的不足之處主要表現(xiàn)在：（i）需要大量人力、物力并有諸多檢查盲點(diǎn)。現(xiàn)代大型橋梁結(jié)構(gòu)布置極其復(fù)雜，構(gòu)件多且尺寸大，加之大部分的構(gòu)件和隱蔽工程部位難于直接接近檢查，因此，這對(duì)現(xiàn)代大型橋梁尤其突出；（ii）主觀性強(qiáng)，難于量化。檢查與評(píng)估的結(jié)果主要取決于檢查人員的專業(yè)知識(shí)水平以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，雖然橋梁的分析設(shè)計(jì)與施工技術(shù)已日趨完善，但對(duì)某些響應(yīng)現(xiàn)象，尤其是損傷的發(fā)展過程，尚處于經(jīng)驗(yàn)積累中，因此定量化的描述是很重要的；（ii

4、i）缺少整體性。人工檢查以單一構(gòu)件為對(duì)象，而用于現(xiàn)代機(jī)械、光學(xué)、超聲波和電磁波等技術(shù)的檢測(cè)工具，都只能提供局部的檢測(cè)和診斷信息，而不能提供整體全面的結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)和評(píng)估信息；（iv）影響正常交通運(yùn)行。對(duì)于較大型的橋梁通常需要搭設(shè)觀察平臺(tái)或用觀測(cè)車輛，無可避免需要實(shí)施交通控制；（v）周期長(zhǎng)，時(shí)效性差。大型橋梁的檢查周期可達(dá)經(jīng)年。在有重大事故或嚴(yán)重自然災(zāi)害的情況下，不能向決策者和公眾提供即時(shí)信息。二、現(xiàn)代橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述由于人工橋梁檢查程序和設(shè)施無法直接和有效地應(yīng)用于大型的橋梁檢測(cè)上。因此有必要建立和發(fā)展橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)用以監(jiān)測(cè)和評(píng)估大橋在運(yùn)營(yíng)期間其結(jié)構(gòu)的承載能力、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和耐久能

5、力等。橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合了現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、信號(hào)分析與處理技術(shù)、數(shù)據(jù)管理方法、知識(shí)挖掘、預(yù)測(cè)技術(shù)及橋梁結(jié)構(gòu)分析理論等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，極大地延拓了橋梁檢測(cè)領(lǐng)域，提高了預(yù)測(cè)評(píng)估的可靠性。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷后，結(jié)構(gòu)的某些局部和整體的參數(shù)將表現(xiàn)出與正常狀態(tài)不同的特征，通過安裝傳感器系統(tǒng)拾取這些信息，并識(shí)別其差異就可確定損傷的位置及相對(duì)的程度。通過對(duì)損傷敏感特征量的長(zhǎng)期觀測(cè)，可掌握橋梁性能劣化的演變規(guī)律，以部署相應(yīng)的改善措施，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為橋梁評(píng)估提供即時(shí)客觀的依據(jù)，但由于資源等方面所限，就目前情況而言，傳感器系統(tǒng)不可能涵蓋所有構(gòu)件。此外，由于對(duì)大型橋梁在復(fù)雜環(huán)境下響應(yīng)的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)

6、的限制，也會(huì)導(dǎo)致對(duì)某些關(guān)鍵性部位監(jiān)測(cè)的不足。大橋損傷大致可分為結(jié)構(gòu)性損傷與非結(jié)構(gòu)性損傷兩大類。用于結(jié)構(gòu)性損傷檢測(cè)和非結(jié)構(gòu)性損傷檢測(cè)的傳感器種類和布置截然不同。此外，非結(jié)構(gòu)性損傷雖然不會(huì)減弱結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性，但對(duì)橋梁的正常運(yùn)營(yíng)造成隱患。大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能包括：（i）監(jiān)測(cè)大橋的結(jié)構(gòu)安全及運(yùn)營(yíng)狀況；（ii）提供大橋定期維修養(yǎng)護(hù)所需要的信息；（iii）檢驗(yàn)大橋設(shè)計(jì)假定和設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性。我們特別強(qiáng)調(diào)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能服務(wù)于大橋的定期維修與管理。這一功能將通過建立專門的構(gòu)件危險(xiǎn)及易損性評(píng)級(jí)系統(tǒng)和基于整體檢測(cè)與局部檢測(cè)評(píng)估體系相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。，建立一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定高效的橋梁健康監(jiān)測(cè)和安全

7、評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)于提升橋梁工程的設(shè)計(jì)、施工和管理水平亦具有十分重要的意義。圖1 橋梁健康監(jiān)測(cè)構(gòu)架圖三、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)涉及的研究范圍包括：傳感器優(yōu)化布設(shè)與系統(tǒng)集成研究，數(shù)據(jù)采集、處理、顯示及存儲(chǔ)研究，結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估研究。傳感器的優(yōu)化布設(shè)(傳感器類型，位置和數(shù)量)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果起決定作用。由于客觀因素的制約，傳感器的數(shù)量總是有限的，如何布設(shè)有限數(shù)量的傳感器從噪聲信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)改變信息的最優(yōu)采集，是大跨度橋梁健康監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。系統(tǒng)集成是將系統(tǒng)內(nèi)不同功能的子系統(tǒng)在物理上、邏輯上和功能上連接在一起，以實(shí)現(xiàn)信息綜合分析和管理。系統(tǒng)集成是橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能化程度的重要標(biāo)志

8、，旨在實(shí)現(xiàn)資源共享和信息綜合，其發(fā)展方向是“一體化集成”和開放的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，與外部各種通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，構(gòu)成信息高速公路的一個(gè)節(jié)點(diǎn)或廣義的“信息點(diǎn)”。數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)及提取是橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要內(nèi)容。應(yīng)向滿足多媒體、同步化、寬帶化、高速率、大容量等信息傳輸?shù)囊蠓较虬l(fā)展，保證系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)、同步的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，及時(shí)有效地處理、分析、存儲(chǔ)和管理龐大的數(shù)據(jù)流。橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估是橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心和目標(biāo)。借助于有限元分析模型和大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)識(shí)別和模式識(shí)別的方法，評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的環(huán)境和條件狀態(tài)，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)性能及其退化趨勢(shì)。系統(tǒng)識(shí)別法以結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型和模型估計(jì)(或修正)為基礎(chǔ)，通過識(shí)別模型

9、參數(shù)的變化來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與損傷診斷?；谔卣鞯哪Ｊ阶R(shí)別法是利用傳感器信號(hào)的適當(dāng)特征，通過模式分類過程來辨識(shí)結(jié)構(gòu)的變化。所謂“特征”是由測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到的、反映結(jié)構(gòu)狀態(tài)分類本質(zhì)的量。振動(dòng)模態(tài)參數(shù)是最早用來識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷的特征，目前得到普遍認(rèn)同的一種最實(shí)用的方法就是結(jié)合系統(tǒng)識(shí)別、振動(dòng)理論、振動(dòng)測(cè)試技術(shù)、信號(hào)采集與分析等跨學(xué)科技術(shù)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法。這種方法大致可分為模型修正法和指紋分析法兩大類。隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)、信號(hào)分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析理論的迅速發(fā)展， 大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)技術(shù)， 近年來已成為國內(nèi)外工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。從目前理論研究狀況來看: 近年來， 結(jié)

10、構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域涌現(xiàn)了大量的研究論文， 這些論文的研究?jī)?nèi)容包括智能傳感器、傳感器的優(yōu)化布置、數(shù)據(jù)的無線傳輸、損傷識(shí)別方法、橋梁狀態(tài)評(píng)估、橋梁生命周期管理養(yǎng)護(hù)等。此外， 還舉辦了許多以結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)為主題的國際會(huì)議， 如:國際健康監(jiān)測(cè)研討會(huì)、歐洲健康監(jiān)測(cè)研討會(huì)、新型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研討會(huì)和智能結(jié)構(gòu)和健康監(jiān)測(cè)會(huì)議。另外， 國際模態(tài)會(huì)議、SP IE 年會(huì)、歐洲智能結(jié)構(gòu)和材料會(huì)議、國際結(jié)構(gòu)控制會(huì)議等都有結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別的專題。此外， 很多研究者正致力于研究并制定橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南和規(guī)范， 如: L auzon 等研究者提出了一個(gè)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議; 美國Dex rel大學(xué)的A k tan 教授

11、等制定了比較詳細(xì)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南; 加拿大IS IS 組織的主席M uf t i 教授也主持起草了一份結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)指南。英國的研究者制定了一個(gè)指導(dǎo)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指南。香港理工大學(xué)以高贊明教授為首的課題組也正致力于研究制定專門用于大跨索橋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指南。鑒于橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)已在世界上得到廣泛應(yīng)用，國際橋梁協(xié)會(huì)于2003年7月在瑞士決定制訂有關(guān)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的國際規(guī)程，以指導(dǎo)和推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)在各國的應(yīng)用。四、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)與通訊技術(shù)、信號(hào)分析與處理技術(shù)及結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析理論的迅速發(fā)展，大型橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估近年來已成為國內(nèi)外工程界和學(xué)

12、術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)。橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)總的目標(biāo)是通過測(cè)量反映大橋環(huán)境激勵(lì)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)狀態(tài)的某些信息，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大橋的工作性能和評(píng)價(jià)大橋的工作條件，以保證大橋的安全運(yùn)營(yíng)及為大橋的養(yǎng)護(hù)維修提供科學(xué)依據(jù)。與傳統(tǒng)的橋梁監(jiān)測(cè)方法(包括眾多的無損檢測(cè)技術(shù))不同，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)重在診斷可能發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷或?yàn)?zāi)難的條件和環(huán)境因素，評(píng)估結(jié)構(gòu)性能退化的征兆和趨勢(shì)，以便及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)維修措施。而傳統(tǒng)的檢測(cè)方法重在損傷發(fā)生后檢查損傷的存在并采取維修加固的手段，因此，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)的概念具有革命性的變革。通過對(duì)傳感器的革新和自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的更新?lián)Q代，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)正向簡(jiǎn)單

13、易裝、經(jīng)濟(jì)可行、持久可靠的方向發(fā)展，并已在世界許多大橋得到應(yīng)用。表1列出了世界上安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部分橋梁，其中陽邏長(zhǎng)江大橋、北京清河橋以及南寧大橋?yàn)槲以撼薪?，?、表3為傳感器裝備情況，表4為健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投資情況。表1安裝健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部分橋梁橋梁名稱結(jié)構(gòu)類型跨度（米）位置昂船洲橋斜拉橋1018中國香港西部通道斜拉橋210中國香港汀九橋斜拉橋127+448+475+127中國香港汲水門橋斜拉橋160+430+160中國香港南京二橋斜拉橋628中國徐浦大橋斜拉橋590中國Skarsundet斜拉橋240+530+240挪威Rama IX斜拉橋166+450+166泰國Jindo斜拉橋70+344+

14、70韓國New Haeng Ju斜拉橋160+120+100韓國柜石島橋斜拉橋700日本多多羅橋斜拉橋890日本Normandie橋斜拉橋856法國大佛寺橋斜拉橋198+450+198中國南京三橋斜拉橋257+648+257中國杭州灣跨海橋斜拉橋448中國蕪湖橋斜拉橋180+312+180中國清河橋斜拉橋108+66+36中國潤(rùn)揚(yáng)橋斜拉橋/懸索橋406/1490中國江陰橋懸索橋1388中國虎門橋懸索橋888中國陽邏橋懸索橋1280中國青馬橋懸索橋455+1375+300中國香港明石橋懸索橋960+1991+960日本南備贊瀨戶橋懸索橋274+1100+274日本Great Belt橋懸索橋53

15、5+1624+535丹麥Namhae橋懸索橋128+404+128韓國Yeongjing橋懸索橋505韓國菜園壩鋼箱系桿拱102+420+88中國錢江四橋鋼管拱橋2190+789中國盧浦橋全鋼拱橋550中國南寧橋蝴蝶拱橋300中國Commodore Barry橋鋼桁架橋501美國HAM 42-0992連續(xù)梁17+24+17美國石板坡橋連續(xù)剛構(gòu)330中國Taylor橋簡(jiǎn)支梁533加拿大表2國內(nèi)部分橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器 橋傳感器昂船洲橋西部通道 青馬大橋汲水門橋汀九大橋虎門大橋江陰大橋錢江四橋南京三橋蘇通大橋潤(rùn)揚(yáng)大橋陽邏大橋風(fēng)速儀2476272482溫度計(jì)48811811522483264032

16、1376493振動(dòng)傳感器606617645812302817356位移計(jì)4422281238應(yīng)變計(jì) 3201561103012824641820132振弦式應(yīng)變儀140840光纖傳感器87601296磁感應(yīng)傳感器71242水平儀95車軸車速儀226662GPS1014+2677+11458125EM測(cè)力2436傾角儀106全站儀12+2電子測(cè)距1/16攝像儀162腐蝕1622422氣壓計(jì)23濕度計(jì)2366雨量計(jì)23表3國外部分橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器 橋名傳感器明石大橋南備贊瀨戶橋柜石島橋Great BeltHAM 42-0992Commodore Barry橋Taylor大橋風(fēng)速儀9444溫度

17、計(jì)201+120加速度計(jì)102723216位移計(jì)76617焊接式應(yīng)變儀818+45626振弦式應(yīng)變儀10148光纖傳感器65車軸車速儀2GPS3速度計(jì)12傾角儀2+136攝像儀4表4 部分橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投資橋名橋型跨度(米)時(shí)間系統(tǒng)投資青馬大橋懸索橋455+1375+30019972000萬英鎊汀九橋斜拉橋127+448+475+127汲水門橋斜拉橋160+430+160江陰橋懸索橋138819992800萬人民幣南京三橋斜拉橋257+648+25720041130萬人民幣陽邏大橋懸索橋128020061001萬人民幣菜園壩大橋鋼箱系桿拱102+420+882007880萬人民幣清河大橋斜拉

18、橋108+66+362007255萬人民幣南寧大橋蝴蝶拱橋3002008420萬人民幣鄂東橋斜拉橋92620081300萬人民幣五、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用效果與存在問題從橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用效果來看，建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大橋，基本上能夠?qū)崟r(shí)獲得橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形以及變位等參數(shù)，用以實(shí)時(shí)評(píng)估橋梁實(shí)際工作狀態(tài)和預(yù)測(cè)橋梁功能變化，給管理部門及時(shí)作出合理維修策略提供重要依據(jù)。有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確記錄了大橋經(jīng)歷船撞擊等突發(fā)情況下的響應(yīng)，并判斷出大橋是否因此而損壞，使管理部門作出了準(zhǔn)確而及時(shí)的決策反應(yīng)。橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)正在逐漸被學(xué)術(shù)界和工程界廣泛接受并應(yīng)用的新課題，在目前的實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)踐中，尚存在一些比較

19、普遍的問題：（i） 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)， 系統(tǒng)規(guī)模差異性較大，有的系統(tǒng)安裝了上千個(gè)傳感器，有的系統(tǒng)則僅安裝了幾十個(gè)傳感器；（ii）傳感器選型與布設(shè)合理性有待商榷。部分傳感器精度或耐久性不夠，有的測(cè)點(diǎn)布置不合理，由于有些橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并不是由橋梁專業(yè)人員設(shè)計(jì)，或者這些設(shè)計(jì)者缺乏豐富的橋梁檢測(cè)與評(píng)估經(jīng)驗(yàn)，使得其測(cè)點(diǎn)的布設(shè)不甚合理，導(dǎo)致目前橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置規(guī)模差異性較大，造成投資浪費(fèi)或關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺失； （iii）健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的使用壽命難以得到保證，傳感器壽命和傳輸線路長(zhǎng)期使用是否暢通是影響到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用壽命的關(guān)鍵；（iv）環(huán)境影響及測(cè)量噪聲難以完全消除，降低了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。測(cè)量數(shù)據(jù)的不完整性，

20、給分析帶來困難；（v）有些大橋的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取了海量數(shù)據(jù)，但是未有效及時(shí)的處理，分析人員缺乏足夠的橋梁知識(shí)，造成數(shù)據(jù)災(zāi)難；（vi）橋梁健康狀況評(píng)價(jià)體系不完備。有些橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然監(jiān)測(cè)到了大量數(shù)據(jù)，但是由于評(píng)估理論本身不完善及部分橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)估模塊的建立缺乏有經(jīng)驗(yàn)的橋梁評(píng)估專業(yè)人員，使得監(jiān)測(cè)到的有效數(shù)據(jù)未能有效應(yīng)用于橋梁狀況評(píng)估之中；（vii） 理論與實(shí)踐及相關(guān)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合需要加強(qiáng)。健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域涌現(xiàn)了大量的研究論文，但目前有些理論并不能有效應(yīng)用于工程實(shí)踐；健康系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)組成，如何將這些子系統(tǒng)更有效的結(jié)合起來進(jìn)行評(píng)估需要進(jìn)一步研究。六、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改善建議與發(fā)展前景針對(duì)目前橋梁檢測(cè)

21、系統(tǒng)出現(xiàn)的問題， 我們有必要加強(qiáng)研究， 更進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測(cè)技術(shù)、完善健康監(jiān)測(cè)以及安全評(píng)價(jià)理論。結(jié)合我公司長(zhǎng)期從事橋梁研究的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我們提出一些健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的改善建議，以做到在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出功能全面、性能優(yōu)良、穩(wěn)定耐久、經(jīng)濟(jì)合理的切合大橋管理實(shí)際維護(hù)要求的橋梁健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)。（i）采用健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)檢查方法相結(jié)合進(jìn)行大橋管理維護(hù)的新策略，發(fā)展數(shù)字電子管養(yǎng)系統(tǒng)。建立好大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，理論上只需一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦，就可以在世界任何地方對(duì)大橋的工作狀況了如指掌。當(dāng)然，實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖可為橋梁評(píng)估提供即時(shí)客觀的依據(jù)，但一方面由于資源、成本等方面的限制，就目前情況而言， 傳

22、感器系統(tǒng)不可能涵蓋大橋的所有構(gòu)件。此外，由于現(xiàn)階段對(duì)大型橋梁在復(fù)雜環(huán)境下的響應(yīng)的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的限制，也會(huì)導(dǎo)致對(duì)某些關(guān)鍵性部位監(jiān)測(cè)不足。因此，在現(xiàn)有的技術(shù)水平下，要避免完全依賴健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)行橋梁工作狀態(tài)評(píng)估的思想，應(yīng)該適當(dāng)與傳統(tǒng)的檢查方法結(jié)合對(duì)大橋進(jìn)行管理維護(hù)。健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全橋整體工作性能、與橋梁安全直接相關(guān)的關(guān)鍵點(diǎn)的監(jiān)測(cè)以及突發(fā)事件的報(bào)警，從總體上把握全橋的工作狀態(tài)，而傳統(tǒng)檢查方法應(yīng)與健康系統(tǒng)結(jié)合一起對(duì)某些局部位置進(jìn)行檢查。如果能將橋梁人工檢查與先進(jìn)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，那么現(xiàn)存檢測(cè)方法中的許多不足之處可有效消除。橋梁管理維護(hù)的新策略如圖2所示，它綜合了傳統(tǒng)的人工檢查方法與現(xiàn)代

23、監(jiān)測(cè)技術(shù)的長(zhǎng)處。圖2 現(xiàn)代橋梁維護(hù)策略健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在橋梁維護(hù)管理中的作用是根據(jù)傳感器系統(tǒng)的測(cè)量值或其衍生量對(duì)橋梁整體與局部作出合理評(píng)估。其中，評(píng)估式維護(hù)工作指對(duì)橋梁構(gòu)件的不正常表現(xiàn)作出即時(shí)診斷并找出其根源。預(yù)測(cè)性維護(hù)旨在及早發(fā)現(xiàn)災(zāi)難性破壞的隱患，以便能采取措施加以消除或最低程度對(duì)其進(jìn)行控制和延緩。從這個(gè)意義上說，完整的大橋健康記錄對(duì)大跨度橋梁的健康狀態(tài)作出明確清晰的預(yù)測(cè)評(píng)估是十分重要的。預(yù)防性維護(hù)通過定期的現(xiàn)場(chǎng)檢查來落實(shí)，由目測(cè)或借助某些儀器對(duì)那些尚不明晰的問題進(jìn)行記錄分析，例如腐蝕、徐變等。當(dāng)檢測(cè)出橋梁有損傷發(fā)生時(shí)，就需要對(duì)其進(jìn)行加固，這是顯然的。在大橋整個(gè)設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)，在確保大橋安全可靠

24、運(yùn)營(yíng)前提下，使維護(hù)管理保持在相對(duì)較低的穩(wěn)定水平，這是引進(jìn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與安全評(píng)估系統(tǒng)的終極意義之所在。（ii）充分利用好健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初期數(shù)據(jù)。從當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的橋梁健康系統(tǒng)來看，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的使用壽命難以保證，而在大橋投入使用初期健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各子系統(tǒng)工作狀況較好，因此，我們認(rèn)為應(yīng)該充分利用這段時(shí)間實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的結(jié)果，建立起大橋健康工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫，為以后的損傷識(shí)別和評(píng)估提供強(qiáng)有力的依據(jù)，且通過這段時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找準(zhǔn)橋梁各構(gòu)件的變化趨勢(shì)，建立起精確可靠的預(yù)測(cè)模式，為制定長(zhǎng)期穩(wěn)定的檢查維護(hù)計(jì)劃作準(zhǔn)備。（iii）保證關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期正常采集。橋梁健康系統(tǒng)工作若干年后，一般都會(huì)有一個(gè)系統(tǒng)老化的問題，部分傳感器和傳輸線路不能正常工作，造成數(shù)據(jù)不能正常采集。切合當(dāng)前實(shí)際情況，我們的思路是系統(tǒng)運(yùn)行若干年后，要保證與橋梁安全直接相關(guān)的關(guān)鍵點(diǎn)仍然能正常運(yùn)行，這些關(guān)鍵點(diǎn)是通過橋梁結(jié)構(gòu)分析、實(shí)橋經(jīng)驗(yàn)以及前期健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定，在這些關(guān)鍵點(diǎn)選擇耐久性好且易于更換的傳感器，以確保該點(diǎn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期正常采集。（iv）合理的選擇與使用傳感器。從目前健