隨著橋梁（liáng）在交通運輸中占據日益重要的地位，橋（qiáo）梁設計理論和（hé）施（shī）工技術的不斷進步使得橋梁跨度不斷（duàn）有新的突（tū）破，結構形式也日趨複雜。鑒（jiàn）於橋（qiáo）梁的特殊性（xìng）與複雜（zá）性，設置先進、可靠的綜合健康狀態實時監測係統，對出現的（de）安全隱患能夠快速反應，通過提供所需要的早（zǎo）期危險報警和（hé）損傷評估來保證橋梁的（de）安全，增強橋梁的生存能力（lì），從而達到從探（tàn）測、報警、聯動控製直至消除安全隱患的全方位一體化具有重要意義。

　　1 橋梁健康監（jiān）測（cè）的（de）概（gài）念橋梁健康監測的基本內涵（hán）是根據結構的主要性能指標（如可靠性、耐久性等（děng）），結（jié）合無損檢測（NDT） 和結構特性分（fèn）析（包（bāo）括結構響應），從（cóng）營運狀態的結構中獲取（qǔ）並處（chù）理數據，目的是為了診斷結構中是否有損傷發生，判斷損傷（shāng）的位置，估計損傷的程度以及損傷對結構將要造成的後果（guǒ）。通過對橋梁結構狀態的監測與評估，為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴（yán）重異常時觸（chù）發預警信號，為橋梁維護、維修與管理決策提供依據（jù）和（hé）指導。橋梁健康監測根據橋梁結構安全性、適用性和耐久（jiǔ）性評估的需要和橋梁管理、決策部門的信息需（xū）求，並結合目前國內的實際經濟條（tiáo）件（jiàn）及橋梁現場監測條件，確定（dìng）橋梁結構監測係統中實施的監測項目，以實用性、可靠性為基（jī）礎，在一定程度（dù）上兼顧其先（xiān）進性，並考慮到費用一效益cost~benefit）的（de）關係，確定（dìng）各監測項目。

　　2 傳統橋梁（liáng）檢測方法傳統橋梁檢測技術是通過人工（gōng）目測檢查或借助於便攜式儀器測量得到的信息對橋梁結構的（de）安全狀態進行評估。人工橋梁檢查分為經常檢查、定期（qī）檢查和特殊檢查。但是人工橋梁檢查（chá）方法在實際（jì）應用中有很大的局限性。傳統檢測方式的不足之處主要表現（xiàn）在：

　　1） 需要大量人力、物力並有（yǒu）諸多檢查（chá）盲（máng）點，這對現代大型橋梁尤其突出。

　　2） 主（zhǔ）觀（guān）性強，難於量化（huà）。經過半個多世紀的發展，雖然現代斜（xié）拉橋的分析設計與施工技術已日趨完善（shàn），但對某些響應現象，尤其是損傷的發展（zhǎn）過（guò）程，尚處於經驗積累中，因此定量化的描述是很重要的。

　　3） 缺少整體性。人工檢查以（yǐ）單一構件為對象，隻能提供局部的檢測和診斷信息，而（ér）不能提（tí）供整體全麵的結構健康檢測和評估信息。

　　4） 影響正常交通運行（háng）。對於較大型的橋梁通常需要搭設觀察平（píng）台或用觀測車（chē）輛，無可避（bì）免需要實（shí）施（shī）交通控製。

　　5） 周期長，時效性差。大型橋梁的檢查（chá）周期可達（dá）數年。在有重大事故或嚴重自然災害的情況下，不能（néng）向（xiàng）決策者和公眾提供即時信息。從上（shàng）可知，人工橋梁檢查程（chéng）序和設施，無法（fǎ）直接（jiē）和有效地應用於大型橋梁的檢測上。因此有必要建（jiàn）立一個針對大橋的結構健康監測係統，用（yòng）於監測和評估大（dà）橋在運營期間結構的安全性、耐久性（xìng）和使用（yòng）性等。

　　3 光纖光柵技術應用於橋梁監測 光纖光柵是20 世紀（jì）90 年代以來國際上新興的一種在光纖通（tōng）信、光纖傳感等光電（diàn）子處（chù）理領域有著廣泛應用前景的基礎性光（guāng）纖器件。光纖光柵是以光纖為基本材（cái）料，通過激光加工形成的一種特殊器件，能夠對滿足布拉格條件的光（guāng）進行反射，在實際工（gōng）程（chéng）中，要檢測的點如（rú）果受到應變、溫（wēn）度、壓力、位移和加速度等變化，波長（zhǎng）就會改變，這樣通過檢測波長的變化（huà）就可以檢測出（chū）此點（diǎn）的應力（lì）狀況。進而可（kě）以判斷出被檢測物體的安全狀況。

　　同（tóng）傳統的電傳感器相比，光纖光柵（shān）傳感器具有（yǒu）以下優勢（shì）：1） 多個相同或不同類型的傳感器可以串接複用在一根光纖上，係統集成度高；2） 單根（gēn）光纖上串接的傳感器間隔可以是幾厘米或幾十公裏（lǐ），直接實現遠程傳輸（shū）測量精度和分（fèn）辨率高；3） 傳感器的零偏值不漂移，屬（shǔ）於絕對量測（cè）量，長期工作性能穩定；4） 環境適應性好，可長期用於高溫、高濕及存在化學侵蝕等的惡劣環境；5） 重（chóng）量輕，體（tǐ）積小，安裝（zhuāng）使用方便；6） 以光信號中心波（bō）長值表征被測（cè）量（liàng），不受光強波動及傳輸光纖彎曲損耗等影響。

　　傳感器串接鏈具有自愈（yù）合功能：正常工作時，隻需（xū）將傳感串接鏈的首端或尾端接到光纖光柵（shān）傳感網絡分析儀即可實現所有傳感器信號的同時檢測；一旦施工中的意外（wài）情況或其他災害（hài）導致傳感器串接（jiē）鏈斷（duàn）損（sǔn），則（zé）可以將傳感鏈的另一端也接到光纖光柵傳感網絡分析儀，此時以斷點（diǎn）為界，左右兩側（cè）所有的傳感器分別通過串接鏈（liàn）的（de）首（shǒu）端和尾端連接到光纖光柵傳感網絡分析儀（yí）進行檢測，實現自愈合。

　　基於光纖光柵傳感係統的橋梁健康監測（cè）係統是一個以橋梁結構為平台，應用新型光（guāng）纖光柵傳感技術，對橋梁上（shàng）關鍵部位（wèi）的結構變形、環境溫度分布、地下水位、結構振動等多項參數（shù）進行實時監測的綜合監（jiān）測係統，它能夠實時監測橋梁（liáng）在各（gè）種環境、荷載等因（yīn）素作用下的（de）結構響應，並能有效地提供橋梁養護管理的科學依據，顯著提（tí）高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大限度地確保橋梁安全運營，預診斷橋梁病害和延（yán）長橋梁使用壽命。該係統具（jù）有如下特點：

　　1） 準（zhǔn）分布式（shì）全光測量及傳輸。光（guāng）纖光柵（shān）傳感器本身為無源器件，傳感信號的感測及傳送（sòng）均為光信號，因而監（jiān）測（cè）現場沒有電子設備，不受電磁幹擾，無需做雷擊防護。

　　2） 測試精度高且（qiě）具有準確的測點（diǎn）空間定位能力。光（guāng）纖光柵（shān）傳感器結（jié）構小巧且布設距離沒有限製，可以準確定位各測（cè）點的（de）空間位置。實時性好，係統中（zhōng）所有監測點的同步數據采集頻（pín）率可在毫秒級到（dào）秒級設定

　　3） 係統安（ān）裝及長期使用過程中無（wú）需定標。光纖光柵本質穩定，不（bú）存在（zài）零點漂移。由（yóu）於光纖光柵采用光中心（xīn）波長表征物理量測量值，屬於（yú）數（shù）字量，光源的老化衰減及傳輸光纖布設、使用過程中由於彎曲、擾動而引入的光信號衰減不影響測量精度。光纖傳感分析（xī）儀無可動部件，長期使用無需標定。

　　4） 高可靠性。光纖傳感器和傳輸（shū）線路均為石英光纖，可在惡劣溫濕度環境（jìng）保持數十年工（gōng）作壽命。

　　4 結語（yǔ）

 橋梁（liáng）結構健康監測不隻是傳統的橋梁（liáng）檢測技（jì）術的簡單改進，而是運用現代傳感與通信技術，實時監測橋梁運（yùn）營階段在各種（zhǒng）環境條件下的結（jié）構響應與行（háng）為，獲取反映（yìng）結構狀（zhuàng）況和環境因素的各種信息，由此分（fèn）析結構健康狀態、評估結構的（de）可靠性，為橋梁的管理與維護決策提供科（kē）學依據。同時，橋梁結構健康監測對於驗證與改進結構設計理論與方法、開發與實現各種結構控（kòng）製技術以及深入研究（jiū）大（dà）型橋梁結構的未知（zhī）問題具（jù）有重（chóng）要意義。因此，健康監（jiān）測為橋梁工程的發展開辟了新的空間。