1 橋梁結構健康監測的概念
交通是社會的經濟（jì）命（mìng）脈，橋（qiáo）梁是交通的咽喉，交通不暢會製約社（shè）會的（de）經濟發展，所以保障（zhàng）橋梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至關重要。為保證橋梁安全運行、避免嚴重事故發生（shēng），對橋梁結構進行健康監測應運而生（shēng），橋梁結構健康監測是以科學的監測（cè）理（lǐ）論與方法為基礎，采用各種適宜的檢驗、檢測手段獲取數據，為橋（qiáo）梁結構設計方法、計算假（jiǎ）定、結構模型分析（xī）提供驗證;對結構的主要性能指標和特性進行分析，及早預見、發現和處理橋梁結構安全隱患和耐久性缺陷，診斷結構突發和累計損傷發生位置（zhì）與程度，並對發生後（hòu）果的可能性進行判斷與預測（cè）。通過對橋梁（liáng）結構健康狀態的監測與評估，為橋梁在各種氣候、交通條件下和橋梁運營狀況異常時發出預警信號（hào），為橋梁（liáng）維護、維修與管理措（cuò）施提供依據，並通過及時采取措施達到防止橋梁坍塌、局部（bù）破壞，保障和延（yán）長橋梁的使用壽命（mìng）的目的。 2橋梁結構（gòu）健康監（jiān）測係統 2.1 檢測內容（róng） 數據采集與測量的內容（róng）主要為：變（biàn）形(沉降、位移、傾（qīng）斜)、應力、動力（lì）特性、溫（wēn）度、外觀檢測等。 2.1.1變形監測采取適宜的測量手段，對（duì）橋梁主體結構關鍵部位的沉降、位（wèi）移（yí）、傾斜量進行監測。常用監測變形的方法有：導（dǎo）線測量法、幾何水準測量法、GPS測定三維位（wèi）移量法、自動極坐標實時差分測量法和自動全站儀（yí）三維坐標非接觸量測等。 2.1.2應（yīng）力監測橋梁運營狀態中主體結構的應力變化是由於主體結（jié）構的外部條件和內（nèi）部狀態變（biàn）化引起的。外部條件主要有動荷（hé）載、氣候、侵蝕、撞擊和其他突發事件的作（zuò）用等，而內部狀態有混凝土的收縮徐變、溫度變化及預（yù）應力（lì）損失等。應力監測數據可以定量性地反（fǎn）映出（chū）橋梁主體（tǐ）結構的內應力（lì）變化和性能（néng）變化情況。 2.1.3 動力特性監測 橋（qiáo）梁結構的動力特性與橋梁結構的剛度、質量（liàng）、阻尼（ní）值及其分布有關（guān），動力監測（cè）是在橋麵無任何交（jiāo）通荷載以及橋址附近無（wú）規則振源（yuán）的條件下進行，主要對橋梁結構由（yóu）橋址處風荷載、水流等隨機荷載激振引起的微小振動響應進行測（cè）定。檢測項目主要為：主體結構的自振頻率、振型等。橋梁結構動力檢測方法主要（yào）有：固有（yǒu）頻率、應變模態、模態置信度判據、柔度矩陣、小波分析、遺傳算（suàn）法等。 2.1.4溫度監測 通過（guò）對整橋溫度場的監測，可以設法消除溫度（dù）變化對某些監測過程或傳感（gǎn）器本身的測量精度的影響（xiǎng）;可以了解橋梁結構在某（mǒu）種溫度場（chǎng）下的結（jié）構變形、內力（lì）變化等情況。 2.1.5 表觀檢測 表觀檢測的主要內容為：橋梁混凝土（tǔ）裂縫、強度、碳化深度、外觀質量檢（jiǎn）測、鋼梁及金屬結構外觀及（jí）腐蝕檢測及支座、橋麵鋪裝、伸（shēn）縮（suō）縫、錨端連接等部位、部件的損壞（huài）情況觀察等。 2.1.6 其他監（jiān）測項目 2.1.6.1 新方法、新儀器、新設（shè）備、新理論應用監測; 2.1.6.2 規範等改變導致橋梁使用（yòng）等級（jí）改變的結構（gòu）監測; 2.1.6.3 為獲（huò）取監測數據而設置的傳（chuán）感元器件和配（pèi）備的儀表、設備、裝置的校準性監測等; 2.2 數據傳輸 穩定可靠的數（shù）據采集和傳輸對於保證監測係統的長期運行有著重要意義，同時是（shì）獲取有效、可靠的監測數據的前提，要注重並做好以下幾項（xiàng）關鍵性工作： 2.2.1 數據（jù）采傳輸的同步是橋梁結（jié）構監測係（xì）統的關鍵性技術問題，是數據處理、分析（xī）和（hé）橋梁健康評估的基本前提條件。做到撓度、振（zhèn）動等子係統各點采集的時間同（tóng）步性尤為重要。 2.2.2 關於數據采集節點設備和傳輸（shū）鏈路的合理配置與優化。影（yǐng）響數據（jù）采集節點（diǎn）設備和傳輸鏈路可靠性（xìng）的因素相當複雜，必須（xū）研究設計重點考慮（lǜ）係（xì）統合理的配置和優化。 2.2.3 關於係（xì）統數據采集（jí）過程中單點（diǎn）故障問題。係統需（xū）要具有單點故障不影響控製網絡其他部分的功能。 2.2.4 關於（yú）檢測（cè）係（xì）統自身故障的自檢與報警。係統（tǒng）能夠識別和檢查出傳感器故障、電流回路泄漏、對不可信信號（hào）電平（píng）的捕（bǔ）獲和子係統（tǒng）故（gù）障等，並能在（zài）係統主機上給出相應的報警信息。 2.2.5 關於數據可靠性檢驗的問題。係統具有（yǒu）能夠對所監測數據進行自檢、互檢和標（biāo）定的功能，是保障原始（shǐ）數據可靠（kào）性的重要手段。 2.2.6 關於實現遠程（chéng）監控的問題（tí）。通過因特網技（jì）術可以使橋梁管理者或橋梁專（zhuān）家在異地對係統實現（xiàn）遠程（chéng）監控和數據分析，是（shì）橋梁結構健康監測係統的新需求。 2.3 數據分析處理和控製 數據分（fèn）析處理與控製是指對獲得的數（shù）據信息進行收集、整（zhěng）理、加工、存貯及傳播等一係列活動的總和。它的基（jī）本環節是進行（háng）數據（jù）的組織、存貯、檢查和維護等工（gōng）作。這些工作是數據處理（lǐ）的中心問題，一般稱之為數據管理。二十世紀六、七十年代以來，數據管（guǎn）理技術提高到了數據庫階段，計算機中的數據及數據的管理（lǐ）統一的由（yóu）數（shù）據庫（kù）係（xì）統來完成。數據庫係統的（de）目標是（shì）：解決數據冗餘（yú）問題;實現數據（jù）獨立性;實現數據共享;並解決由（yóu）於數據（jù）共享而帶來（lái）的數（shù）據完整性、安全性及並發控製等一係列問題。 3 橋梁結構健康監測的現（xiàn）狀與發展方向 橋梁結（jié）構（gòu）健（jiàn）康監測係統（tǒng）對橋梁結構評估主要有三個方麵：承（chéng）載能力、營（yíng）運狀態和（hé）耐久能力。承載能力是有關大橋結構或構件的極限強度、穩定（dìng）性能（néng）等，其評估目（mù）的是要找出大橋結構的實際安（ān）全儲備，以避免橋梁發生災難性的（de）損（sǔn）毀。營運狀態評估與橋梁結構或其構（gòu）件在日常荷載（zǎi）工作（zuò）下（xià）的變形、裂縫、振動等有關，其評估（gū）結果有助於合理安排養護維修。耐久能力的評估則專注於大（dà）橋的損傷及其成因以及其對材料物理特性的影響。 目前的橋梁（liáng）結構監（jiān）測係統中（zhōng）存在著監測（cè）項目（mù）種類不足和個別項目的規模又（yòu）過於龐大的情況（kuàng）。在監測數據的管理方麵，沒有一個較為完善的數據（jù）存儲與管理係統（tǒng），大量的監測數據得不到妥善的處理與利用。並且，現有的（de）橋梁結構監測和狀態評估係統大多屬於單一的監測係統或者是單一的管理係統。
橋梁結構健康（kāng）監測綜合評估（gū）係統在橋梁設計階段予以（yǐ）提前考慮並做出橋梁結構健康（kāng）監測設計（jì）有著十分（fèn）重要的積極意義：設計（jì）人員可依（yī）據橋型設計理論和結構特點、四（sì）新技術的（de）應（yīng）用等方麵采用適宜的監測理論、方法與手段，做出符合橋梁特點和係（xì）統的（de）監測設計。橋梁結構健康監測設計（jì）與橋梁設計同時形成可及時、妥善地將相關監測軟、硬件在施工、運（yùn）營過程予以配備與設置，使得監測係統的準備與運行工作做的更加充分（fèn）與科學。
我國的橋梁結構健康監測尚處初期階段，隨著橋梁結構健康監測工作的深入開展，在遠距離監測、提高係統可靠性、完（wán）善數（shù）據處理和分析（xī）理論等方麵還需要提高和完善，目前尚無現成的（de）性（xìng）能和（hé）數據評估方麵的規範，因此探索並形成穩定、可靠的監測係統、明確（què）各項參數指標、科學獲取與處理監測數據、形成監測規範等工作是橋梁結構健（jiàn）康監測今後的（de）發展與努力方向。
