浅谈桥梁健康监测技术在桥梁检测中的应用

1、浅谈桥梁健康监测技术在桥梁检测中的应用随着桥梁在交通运送中占领日益重要的地位，桥梁设计理论和施工技术的不断长进使得桥梁跨度不断有新的突破，结构形式也日趋复杂。鉴于桥梁的特别性与复杂性，设置先进、牢靠的综合健康状态实时监测系统，对消失的平安隐患能够迅速反应，通过供应所需要的早期危急报警和损伤评估来保证桥梁的平安，增加桥梁的生存能力，从而达到从探测、报警、联动控制直至消退平安隐患的全方位一体化具有重要意义。1桥梁健康监测的概念桥梁健康监测的基本内涵是按照结构的主要性能指标（如牢靠性、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猎取并处理数据，目的是为了诊断结

2、构中是否有损伤发生，推断损伤的位置，估量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，为桥梁在特别气候、交通条件下或桥梁运营情况严峻异样时触发预警信号，为桥梁维护、修理与管理决策供应依据和指导。桥梁健康监测按照桥梁结构平安性、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，决定桥梁结构监测系统中实施的监测项目，以有用性、牢靠性为基础，在一定程度上兼顾其先进性，并考虑到费用一效益costbenefit）的关系，决定各监测项目。2传统桥梁检测方法传统桥梁检测技术是通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息对桥梁

3、结构的平安状态举行评估。人工桥梁检查分为常常检查、定期检查和特别检查。但是人工桥梁检查方法在实际应用中有很大的局限性。传统检测方式的不足之处主要表现在：1）需要大量人力、物力并有诸多检查盲点，这对现代大型桥梁尤其突出。2）主观性强，难于量化。经过半个多世纪的进展，虽然现代斜拉桥的分析设计与施工技术已日趋完美，但对某些响应现象，尤其是损伤的进展过程，尚处于阅历堆积中，因此定量化的描述是很重要的。3）缺少整体性。人工检查以单一构件为对象，只能供应局部的检测和诊断信息，而不能供应整体全面的结构健康检测和评估信息。4）影响正常交通运行。对于较大型的桥梁通常需要搭设观看平台或用观测车辆，无可避开需要实施

4、交通控制。5）周期长，时效性差。大型桥梁的检查周期可达数年。在有重事件故或严峻自然灾难的状况下，不能向决策者和公众供应即时信息。从上可知，人工桥梁检查程序和设施，无法直接和有效地应用于大型桥梁的检测上。因此有须要建立一个针对大桥的结构健康监测系统，用于监测和评估大桥在运营期间结构的平安性、耐久性和使用性等。3光纤光栅技术应用于桥梁监测光纤光栅是20世纪90年月以来国际上新兴的一种在光纤通信、光纤传感等光电子处理领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。光纤光栅是以光纤为基本材料，通过激光加工形成的一种特别器件，能够对满意布拉格条件的光举行反射，在实际工程中，要检测的点倘若受到应变、温度、压力、位移

5、和加速度等变化，波长就会转变，这样通过检测波长的变化就可以检测出此点的应力情况。进而可以推断出被检测物体的平安情况。同传统的电传感器相比，光纤光栅传感器具有以下优势：1）多个相同或不同类型的传感器可以串接复用在一根光纤上，系统集成度高；2）单根光纤上串接的传感器间隔可以是几厘米或几十公里，直接实现远程传输测量精度和辨别率高；3）传感器的零偏值不漂移，属于肯定量测量，长期工作性能稳定；4）环境适应性好，可长期用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境；5）分量轻，体积小，安装使用便利；6）以光信号中心波长值表征被测量，不受光强波动及传输光纤弯曲损耗等影响。传感器串接链具有自愈合功能：正常工作时，只

6、需将传感串接链的首端或尾端接到光纤光栅传感网络分析仪即可实现全部传感器信号的同时检测；一旦施工中的意外状况或其他灾难导致传感器串接链断损，则可以将传感链的另一端也接到光纤光栅传感网络分析仪，此时以断点为界，左右两侧全部的传感器分离通过串接链的首端和尾端衔接到光纤光栅传感网络分析仪举行检测，实现自愈合。基于光纤光栅传感系统的桥梁健康监测系统是一个以桥梁结构为平台，应用新型光纤光栅传感技术，对桥梁上关键部位的结构变形、环境温度分布、地下水位、结构振动等多项参数举行实时监测的综合监测系统，它能够实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应，并能有效地供应桥梁养护管理的科学依据，显著提高桥梁的整

7、体管理水平，从而能够最大限度地确保桥梁平安运营，预诊断桥梁病害和延伸桥梁使用寿命。该系统具有如下特点：1）准分布式全光测量及传输。光纤光栅传感器本身为无源器件，传感信号的感测及传送均为光信号，因而监测现场没有电子设备，不受电磁干扰，无需做雷击防护。2）测试精度高且具有精确的测点空间定位能力。光纤光栅传感器结构小巧且布设距离没有限制，可以精确定位各测点的空间位置。实时性好，系统中全部监测点的同步数据采集频率可在毫秒级到秒级设定3）系统安装及长期使用过程中无需定标。光纤光栅本质稳定，不存在零点漂移。因为光纤光栅采用光中心波长表征物理量测量值，属于数字量，光源的老化衰减及传输光纤布设、使用过程中因为弯曲、扰动而引入的光信号衰减不影响测量精度。光纤传感分析仪无可动部件，长期使用无需标定。4）高牢靠性。光纤传感器和传输线路均为石英光纤，可在恶劣温湿度环境保持数十年工作寿命。4结语桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的容易改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，猎取反映结构情况和环境因素的各种信息，由此分析结构健康状态、评估结构的牢