【摘要】當今（jīn）公路建設中大型橋梁越來越常見,那麽在道（dào）路建設就必（bì）須嚴格要求把關（guān）橋梁的質量,這就有了本文（wén）討論的話題,即大（dà）型橋梁的機（jī）構安全監測（cè）係統的設計,本文從各（gè）個方麵詳細的介紹了結構安全監測係統。 
　　【關鍵詞】大型橋梁（liáng）;健康檢測;傳感器  　　 
　　近年來橋（qiáo）梁工程領域的成就不僅體現在預（yù）應（yīng）力技（jì）術（shù）的發展上,而是反映出了橋梁設（shè）計者對橋梁結構實施智能控製和智能監測的設想與（yǔ）努力,近20年來橋（qiáo）梁抗風、抗震領域的研究成果以及新材料新工藝的開發推動了大跨度橋梁的發（fā）展;同時,隨著人們對大型重要橋梁安全性（xìng）、耐久性與正常使用功能的目漸關（guān）注（zhù）,橋梁健康監測的研（yán）究（jiū）與（yǔ）監測係統的開發應運而生。“由於橋梁監測數據可以為驗證結構分析模型、計算假定和設（shè）計方法提（tí）供反饋信息,並可用（yòng）於深入研究大跨度橋梁結構及（jí）其環境中的未知或不確定性問題,因此橋梁設計理論的驗證以及（jí）對橋（qiáo）梁（liáng）結構（gòu）和結構環境未知問題的調查與研究擴充了橋梁健康監測的內涵。結合近l0年來橋梁健康監測的研究狀況以及大跨度橋梁工程的研究與發展,探討監測係統設計的有關問題。 
　　一、 橋梁健康監測研（yán）究及應用的現狀 
　　1.1、通過布設在橋梁上的傳感器能夠測量並記錄橋梁的行為。 
　　1.2、健康監測係統除監測橋梁（liáng）狀態（tài）和力學行為以（yǐ）外,還重視對（duì）橋址處（chù）環（huán）境的監測(溫（wēn）度（dù）、風、交通荷（hé）載)。 
　　1.3、各係（xì）統都毫無例外的進行了橋梁動力加速度、速度的監測。由於模態分（fèn）析技術的進步,主要是環境激勵下橋梁模態識別技術的成功,使得橋梁健康監（jiān）測係統基本是基於（yú）隨機振（zhèn）動（dòng）理論構建的,而且,受航天、機械領域基於動力參數的損傷識別的成功,橋梁設計者們也熱（rè）衷於（yú）通（tōng）過動力參數的監測來達到損傷監測、識別的目的,並且（qiě）在10多年來,在（zài）研究上投入了極大的熱情。 
　　1.4、由於科學（xué）技術的發展,特別是通訊技術和現代測量技術的發展,如光纖光柵（shān）傳感技術（shù）、GPS、現場總線技術和Internet“的數據通信等（děng）,使得（dé）橋梁（liáng）健康監測係（xì）統能夠獲取橋梁相對準確的信息（xī）,並且可以實現係統的大容量、網（wǎng）絡化的數據自動采集、自動人（rén）庫,並且通過Internet可以遠程訪問這些數據。這一點,使得監測偏遠地區的重要橋梁成為可能。 
　　二、存在的問題及對策 
　　這些橋梁健康監測（cè）係統尚有諸多問題沒有得到解決,根本的障礙是橋（qiáo）梁健康診斷技術。目前,國（guó）內外已經投入使用的橋梁健康監測係統大（dà）部分僅限於數據（jù）采集、保存,而在（zài）對監測數據進行科（kē）學管理（lǐ）、科學合理的橋梁評估指標的建立、結構健康診斷體係的建立、應用監測數據（jù）對（duì）橋梁健康（kāng）狀況進行評估等方麵的（de）研（yán）究和（hé）應（yīng）用（yòng）明顯不足。這一問題始終得（dé）不到根本解決的原因主要（yào）體現在以下（xià）幾個方麵: 
　　2.1、橋梁結構的性能的變化對結構（gòu）指紋的變化不敏感。例如混凝（níng）土結（jié）構在設計荷載作用下產生裂縫,但其工作性能不（bú）一定受（shòu）到影（yǐng）響。 
　　2.2、橋梁（liáng）的狀態評估缺乏統一有（yǒu）效的指標。目前,對（duì）大（dà）型橋梁狀態評估的研（yán）究思路（lù）仍然沿用《橋梁養護（hù）管理（lǐ）規（guī）範》中的關於中小橋梁的定級評估方法,這是一種主要圍繞橋梁的外（wài）觀狀態和正常使用性能進行的定（dìng）性、粗淺的安全評價（jià）方法,對大型橋梁能否（fǒu）合適,值得探討。 
　　2.3、缺乏有效的傳（chuán）感器最優布點算法。橋梁模態試驗中這（zhè）一點非常關鍵（jiàn）,如何利用最少(現（xiàn）有、有效的)的傳感（gǎn）器,在含噪聲的環境中獲取全麵、精確（què）的橋梁動力參數信息（xī）是進行橋梁損傷識別的基（jī）礎。 
　　2.4、大（dà）型橋梁結構（gòu）係（xì）統的本身的複雜（zá）性（xìng）,增加了係統評估的難度。橋梁是由多種材料、不同結構組合（hé）而成（chéng）的大型綜合係統,係統（tǒng）中各個成（chéng）分應力狀態、易損性不一,剛度、動力特性相差太（tài）大。 
　　2.5、橋梁結構係統和周圍環境的不確定性因素很難（nán）考慮（lǜ）,這給橋梁健康（kāng）診斷帶來困難。 
　　三、橋梁（liáng）健康監測係統的關注和完善（shàn） 
　　3.1、建立科學合（hé）理（lǐ）的橋梁健康診斷（duàn）和狀態評估係統是健康監測係統的核心。目前（qián）的（de）係統基（jī）本上都沒有做到這一點。 
　　3.2、重點（diǎn）開（kāi）展對（duì）結構損傷機（jī）理的深入研究,應尋求適合橋梁結構特點（diǎn）的損傷識別方法。 
　　3.3、橋梁健（jiàn）康監測係統的（de）研究應和橋梁例行的養護、管理、檢測有機結合起來。 
　　3.4、在監（jiān）測手段上,要有所突（tū）破。這主要依賴傳感器技術的發（fā）展。用於橋梁健康監測的傳感器不僅（jǐn）要求本身的（de）測試精度要高,還要求傳感器的穩（wěn）定性（xìng）、耐久性要高。還要有良好的兼容性（xìng）,以滿足整個係統的數據通信（xìn）的（de）要求。 
　　3.5、橋梁健康監測係統終端控製平台的設計要形象、簡單,便於橋梁管理者們使用,係統地界麵要形象地（dì）反映橋梁的工作狀態（tài）、結（jié）構（gòu）響應等。 
　　四、概（gài）念設計理論（lùn）框架 
　　在進行係統的技術設計及實施之前,需要從一個與結構設計完全不同的力學分析角度,對橋（qiáo）梁在未來的漫長服役期內的行為（wéi）演變、特（tè）性演變、損（sǔn）傷發生（shēng）及演（yǎn）變作出（chū）預測,通過預測可獲知以下信息: 
　　4.1、結構中最易於被傳感器測量的部位和物理量類型和其大致數值變（biàn）化（huà）範圍,這有助於對監（jiān）測內容和部位的選擇,以及傳感器的選擇。 
　　4.2、結構中哪些物理量或者依（yī）據其進行的二次加工量可以被用作結構性（xìng）能監測的指標。通過對這些指標的當（dāng）前值和其發展規律的掌握,可以高效地反映結構性能演變、局部（bù）損傷發生（shēng）及演變的信息。通過這些信息,可以建立起用於結（jié）構評估的預警的指標體係。 
　　4.3、結構（gòu）中這些經過選擇的指標在整個生命周期（qī）內,在各種環境和荷載下的取值範圍和長期發展趨勢。通（tōng）過這些信（xìn）息（xī）,可以對建立起評估（gū）指標體係相對應（yīng）的指標閥值體係,可以通（tōng）過（guò）將指標體係的當前值與其閥值相比較而作出對結構當前狀態的評估和安全預警;同時,通過將計算得到（dào）的指標（biāo）趨勢與（yǔ）監測得到指標趨勢相比較,可以得出對結構性能長期演變的基本判斷。 
　　結束語（yǔ） 
　　如（rú）同醫生（shēng）在開始就醫前必須經過大量的對人體生理病理的學習（xí）和理解一樣,在著手設計橋梁健康監測係統之前（qián）,有必要對橋梁結構的（de）行為、特（tè）性和“病理”進行一番深（shēn）入（rù）的（de）理解診斷（duàn）。才能創新出橋梁健康（kāng）監測係（xì）統的設計研究成果。 
　　參考文獻 
　　[1]張啟偉,橋梁（liáng）結構模型修正（zhèng）與損傷識別[D]上海:同濟火學橋梁工程係.2005 
　　[2]方林等,大型橋梁健康監測研究進展[J].中國鐵道科學,2005,26(3):1-7 
　　作（zuò）者簡介:於江（jiāng）波,男(1962.11-),漢族,山東