摘要:橋梁結構健康監測(對簡稱:橋監,下同)對於保障橋梁使（shǐ）用功能、安（ān）全運行、延長橋梁使用壽命、避免橋梁（liáng）坍（tān）塌和局部破壞等嚴重事故發生有著重要的現實意義,近年來,橋梁結構健康監測成為國內外學術界、工程界的研（yán）究熱點,本文闡述了橋梁結構（gòu）健康監測的概念、監測係統、現狀和發展方向。
　　關鍵（jiàn）詞:橋梁結構;健康監測;監測係統;發展方向
　　
　　1 橋梁結構健康監測的概念
　　
　　交通是社會（huì）的經濟命脈,橋梁是交（jiāo）通的咽喉（hóu）,交通不暢（chàng）會製約社會的經（jīng）濟發展,所以（yǐ）保障橋梁的功能性、耐久性,尤其是安全性至關重要。為（wéi）保證橋梁安全運行、避（bì）免嚴重事故發生（shēng）,對橋梁結構進行健康監測（cè）應（yīng）運（yùn）而生,橋梁（liáng）結（jié）構健康監測是以科學的監測理論與方法為基礎,采（cǎi）用各種適宜的檢驗、檢測（cè）手段（duàn）獲取數據,為橋梁結構設計方（fāng）法、計算假定（dìng）、結構模型分析提（tí）供驗證;對（duì）結構的主要性能指（zhǐ）標（biāo）和特性進行分析,及（jí）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（tū）發和累計損傷發生位置與程度,並對發生後（hòu）果的可能性進行判斷與預測（cè）。通過對橋梁結（jié）構健康狀態的監測與評估,為橋梁在各種氣候、交通條（tiáo）件下和橋梁運營狀況（kuàng）異常時發出預警信號,為橋梁維護、維修與管理措施提供依據,並通過及時采取措施達到防止橋梁坍塌、局部破壞,保障和延長（zhǎng）橋梁的使用壽命的目的。
　　
　　2 橋梁結構健康監測係統
　　
　　2.1 檢測內容
　　數（shù）據采集與（yǔ）測量的（de）內容（róng）主要為:變形(沉降、位移、傾斜)、應力、動力特性、溫度、外觀檢測等。
　　2.1.1變形監測采取適宜的（de）測量手段,對橋梁主體結（jié）構關鍵（jiàn）部位的沉（chén）降、位移、傾斜量進行監測。常用監（jiān）測變形的方法有:導線測量法、幾何水準測量法、GPS測定三維位移量法、自動（dòng）極坐標實時差（chà）分測量法和自動全站儀三維坐標非接觸量測等。
　　2.1.2應力監（jiān）測（cè）
　　橋梁運營狀態中主體結構的應力變化是由於主體結構的外部條（tiáo）件和內部狀態變化引起的。外（wài）部條件主要有動荷載、氣候、侵蝕（shí）、撞擊和其他突發（fā）事件的作用（yòng）等,而（ér）內部狀態有混凝土的收縮徐變、溫度變化及預應力損失等。應力監測數據可以定量性地反映出橋梁（liáng）主體結構（gòu）的內應（yīng）力變化和性能變化情況。
　　2.1.3 動力特性監測
　　橋梁結構的動力特性與（yǔ）橋梁結構的剛度、質量、阻尼值及其分布（bù）有關,動力監測是在橋麵無任（rèn）何交通荷載以及橋址附近無規則（zé）振（zhèn）源的條件下進行,主要對橋梁結構（gòu）由橋址處風荷載、水流等隨機荷載激振引起的微小振動響應進行測定（dìng）。檢測項目主要（yào）為:主體結構的自振（zhèn）頻率、振型（xíng）等。橋梁結構動力（lì）檢測方法主要有:固有頻率、應變模態
、模態（tài）置信度判據、柔度矩陣（zhèn）、小波分析、遺傳（chuán）算法等。
　　2.1.4溫度監測
　　通過對整橋溫度場的監測,可以設（shè）法消除溫度變化對某（mǒu）些監測過程或傳感器本身的測量精度的影響;可以（yǐ）了解橋梁結構在某種溫度場下的結構變形、內力變化等情況。
　　2.1.5 表觀檢測（cè）
　　表觀檢測的主（zhǔ）要內（nèi）容為:橋梁混凝土裂縫、強度、碳化深度、外觀質量檢測、鋼梁及金屬結（jié）構外（wài）觀及腐蝕檢測及支座、橋麵（miàn）鋪裝、伸縮縫（féng）、錨端連接等部位、部件的損壞情況觀（guān）察等。
　　2.1.6 其（qí）他監測項目
　　2.1.6.1新方法、新儀器（qì）、新設備、新理論應用監（jiān）測;
　　2.1.6.2 規範等改變導致橋梁（liáng）使用等級改變的結構監測;
　　2.1.6.3 為獲取監測數據（jù）而設置的傳感元器件和配備的儀（yí）表、設備、裝置的校準性監測等;
　　2.2 數據傳輸
　　穩定（dìng）可靠的數據采集和傳（chuán）輸對於保證監測係統的長（zhǎng）期運行有著重要意義,同（tóng）時（shí）是獲取有效、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 數據采傳輸的同步是橋梁結構監測係統的關鍵性技（jì）術問題,是數據（jù）處理、分析和橋梁健康評估的基本前提條件。做到撓度、振動等子係統各點采集的時間同步性尤為重要。
　　2.2.2 關於數據采集節點（diǎn）設備和傳輸鏈路的合理配置與優化。影響數據采集節（jiē）點設備和傳輸鏈（liàn）路可靠性的因素相當複雜,必須研究設計重點考慮係統合理的配置和優化。
　　2.2.3關於係（xì）統數據采集過程中單（dān）點故障問題。係統（tǒng）需要具有單點故（gù）障不影響控（kòng）製網絡其他部分的（de）功能。
　　2.2.4 關於檢測係統自身故障的自檢與報警。係統能夠識（shí）別和檢查出傳感器故障、電流回（huí）路泄漏、對（duì）不可信信號電平的捕獲和子係統故障等,並能在係統主（zhǔ）機上給出相應的報警信息。
　　2.2.5 關（guān）於數據可靠性檢驗的問（wèn）題。係統具有能夠對所監（jiān）測數據進行自檢、互檢和標定的功能,是保障原始數據可靠性的重（chóng）要手段。 　2.2.6 關於實現遠程監控的問題。通過因特網技術可以使橋梁管理者或橋梁專家在異地對係統實（shí）現遠程監控和數據分析,是橋梁結構健（jiàn）康監測係統的新需求。
　　2.3 數據分析處（chù）理和控製
　　數據分析處理與控（kòng）製是指（zhǐ）對獲（huò）得的數據信息（xī）進行收集（jí）、整（zhěng）理、加工、存貯及傳播等一係列活動的總（zǒng）和。它的（de）基本環節是進行數據（jù）的組織、存貯、檢查和維護等工作。這些工作是數（shù）據處理的中心問題（tí）,一般稱之為數據（jù）管理。二十世紀六、七十年代以來,數據管理技（jì）術（shù）提高到了（le）數據庫（kù）階段,計算機中的數據及數據的管理統一的由數據庫係（xì）統來完成。數據庫係（xì）統的目標是:解決數據冗餘（yú）問題;實現數據獨（dú）立性;實現數據共享;並解決由於數據共（gòng）享而帶來
的數據完整性、安全性及（jí）並發（fā）控製等一係列問題（tí）。
　　
　　3 橋梁結構健（jiàn）康監測的現狀與發展方向
　　
　　橋（qiáo）梁結構健康監測係統對橋（qiáo）梁結構評估主要有（yǒu）三個方麵:承載能力、營運狀態和耐久能力。承載能力是有關大橋結構或構件的極限強（qiáng）度、穩定性能等,其評估目的是要找出大（dà）橋結構的實際安（ān）全儲備,以避免橋梁發生災（zāi）難性的損毀。營運狀態評估與橋梁結構或其構件在（zài）日常荷載工作下的變形、裂縫、振動等有關,其評估結果有助於合理安排養護維（wéi）修。耐久能力的評估則專（zhuān）注於大橋的損傷及其成因以（yǐ）及其對材料物理特性的影響。
　　目前的橋梁結構監測（cè）係統中存在著監測項目種類（lèi）不（bú）足和個別項目的規模又過於龐大的情況。在監測數據的（de）管（guǎn）理方麵,沒有一個較為完善的數據存儲與管理係統,大量的監測數據得不到妥善的處理與（yǔ）利用。並且,現（xiàn）有的橋梁結構（gòu）監測和狀態評估係統大多屬於單一的監（jiān）測（cè）係統或者是單一的管（guǎn）理係統。
　　橋梁結構健康監測綜合評估係統（tǒng）在橋梁設計階段予以提前考慮並做出橋梁結構健康監測設計有著十分重要的積極意義:設計人員可依據橋型設計理論（lùn）和結構特點、四新技術的應用等方麵采（cǎi）用適宜的監測（cè）理（lǐ）論、方法與手段,做出符合橋梁（liáng）特點和係統的監測設計。橋梁結構健康監測設計與橋梁設（shè）計同時形（xíng）成可及時（shí）、妥善地將相關監測（cè）軟、硬件在施（shī）工、運營過程予以配備（bèi）與設置,使得監測（cè）係統（tǒng）的準（zhǔn）備與運（yùn）行工作做的更加充分與科學。
　　我國的橋梁結構（gòu）健（jiàn）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、完善數據（jù）處理和分析理論等方麵還需（xū）要提高（gāo）和完善,目前尚無現成（chéng）的性能和（hé）數據評估方麵的規範,因此探索並形（xíng）成穩定、可（kě）靠的監測係統、明確各項參數指標、科（kē）學獲取與處理監測數據、形成監測規範等工作是橋梁結構（gòu）健康監測今後的發展與努力方向（xiàng）。