桥梁健康检测与安全监控

桥梁健康检测与安全监控文献标识码：A1引言桥梁是投资巨大使用周期长的大型基础设施，因此其使用的安全性对桥梁本身及国民经济有着举足轻重的作用。在其运营过程中，由于荷载作用、疲劳效应和材料老化等不利因素的影响，桥梁结构将不可避免地产生老化现象，损伤积累，甚至导致突发事故，为此对桥梁等大型基础设施进行健康监测，可以随时掌握桥梁的健康状态，使大桥的养护维修工作更具有理论指导性。监测资料可以提高人们对于大型复杂结构的认识，为以后的设计和建造提供更为可靠的依据。桥梁健康与安全监测的内容健康项目需求分析大桥健康与安全监测系统需要考虑多种因素，全面了解桥梁的状况才能建立一套在桥梁运营期间内真正适应的系统。健康系统首先必需考虑桥梁结构形式的特点，吸取设计单位有关意见，针对不同的桥型选择不同侧重点的监控项目及研究方法：还需要从运营期养护维修的角度出发，考虑提供详细必要的数据给养护管理系统，为养护需求、养护措施采用决策提供科学的依据，确保结构安全运营的目的，真正的做到预防性的养护。桥梁健康监测的主要内容桥梁的健康监测贯穿于桥梁运营寿命的全过程，桥梁健康监测的内容同时也与桥梁形式、桥梁的自身特点有关。也就是桥梁健康监测内容对于桥梁可靠度评估有一定的现实指导意义。1）挠度变形的监测：2）应力（应变）监测；3）动应变监测：4）温度监测：5）动态称重监测：6）外观监测。桥梁健康与安全监测理论3.1桥梁健康监测的概念桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候或桥梁运营状态严重异常时触发预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统对以下几个方面进行监控：①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；②桥梁重要非结构构件（如支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态；③结构构件的耐久性；④大桥所处环境条件健康监测系统的构成健康监测系统主要由现场自动测试系统、远程控制中心系统及分析中心系统三大部分组成，各个系统主要的功能如下：1）现场自动测量系统：2）远程控制中心系统：3）分析中心系统。具体来讲，监测系统一般有应变计、传输线、应变测试仪、数据采集器与处理系统组成。可以采用施工预埋测试应变元件和表面粘结应变测试元件作为监测点的应变监测传感器，数据采集采用网络接口和计算机相连，以实现数据的采集、处理和远程控制。数据处理和传输系统该系统利用外场数据采集计算机系统对被测物理量结果进行预处理（如测量结果的修正换算、主应变计算等），并按照规定的格式整理形成数据文件，通过光纤调制解调器将经过预处理后的数据传送至监控通信收集中心。数据处理功能在结构健康和安全监测计算机系统内完成，而结构健康与安全监测计算机系统由以下部分组成：1）数据存储管理与查询应用系统；2）结构实时变形动态显示系统；3）服务水准安全警报系统。结构健康与安全评估系统结构健康与安全评估系统主要是根据对桥梁进行综合的监测结果，分析获取桥梁结构特征参数，并进行桥梁结构特性参数与桥梁结构状态之间的精确关系或模糊关系，建立桥梁结构工作状态评定与损伤识别的知识库和机理，实现对所监测桥梁结构与安全的评估，为桥梁的养护检查或者维修加固决策实施的制订提供科学的依据。该系统应包括以下几个模块：1）结构几何形态参数评估模块2）基于结构变形的损伤识别模块3）基于结构内力或应力的损伤识别模块4）基于结构振动特性参数的损伤识别模块5）桥梁结构工作状态评估模块6）桥梁承载能力鉴定模块损伤评估法4.1局部损伤评估法通过桥梁线性、沉降、整体动力特性等参数的观测，与初始状态进行对比、并分析其发展趋势，可以从整体上评价桥梁的健康状态，但难以了解部局的情况。因此在桥梁的关键部位以及监测人员难以达到的地方布设测点进行监测，并通过局部损伤的评估方法进行研究。4.2积累损伤与剩余疲劳寿命评估方法通过对桥梁关键部位进行长期应力/应变的监测，在长期监测的基础之上可以得到详细的疲劳数据，从而可以进行有效的累计损伤和剩余寿命的评估。5总结桥梁结构健康监测是运用了现代化传感技术与通讯技术，实时监测桥梁在运营阶段各种环境条件下结构的响应和行为特征，获取反映结构状态和环境因数的各种信息， 由此分析桥梁结构健康状态，并且