簡單介（jiè）紹一下香港橋梁健康監測係統，以拋（pāo）磚引玉。香港對監測係統的稱（chēng）呼為Wind and Structural Health Monitoring System，WASHMS，第一批建設了三座橋梁的監測係統，分（fèn）別是青馬橋（qiáo）監測係（xì）統（tǒng）（TMB-WASHMS）、汲（jí）水門橋監測係統（tǒng）（LFC-WASHMS）和汀九橋監測係統（TKB-WASHMS）。

圖1青馬控製區三座橋梁

圖2青馬橋傳感器布（bù）局圖

圖3汲水門橋傳感器布局圖

圖4汀九橋傳感器布局圖

建設這（zhè）些WASHMS的目的有三個方麵：（1）驗證橋梁設計（jì）假（jiǎ）設和（hé）參數；（2）促使傳統橋梁養（yǎng）護（人（rén）工檢查為主）向基於傳感器的養護轉型；（3）建（jiàn）立橋梁長期的曆史數據（jù）庫，分析（xī）結（jié）構損傷，為今後設計新橋提供經驗參考，為結構設計手冊修編提供實際數據，同時為本地大學相關研究提供數據。

係統監測項（xiàng）目包括：（1）荷載方麵，風荷載、溫度荷載、交通荷載和（hé）地震荷載。（2）結構特性，整體動力特性和靜力影響線。（3）結構（gòu）響應（yīng）監測，纜索（suǒ）拉力、幾何形態、應力分布和疲勞壽（shòu）命等。【我們在後來的實踐中監測項目分成三類：荷載監測、結構響應監測和結構（gòu）耐久性監測】

監測係統管理中心每年基於傳感器采集的（de）數據（jù）進行大量的分析，並出監測報告，本（běn）人見到一份青馬橋梁2003年年度監測報告圖表部分就達（dá）144頁。由於篇幅關係，下麵列舉兩個監測項目及數據分（fèn）析。

（1）風荷載監測。香港處於沿海地區（qū），台風多（duō）發，橋（qiáo）梁（liáng）風（fēng）荷載監測非常重要。在係統設計的（de）時候選擇了兩種風速（sù）儀，塔頂用（yòng）量程較大的雙向風速儀，橋麵出用的是三向超聲風速儀。數（shù）據分析請見圖5，包（bāo）括風速風向玫瑰圖、風功率譜、風攻（gōng）擊角以（yǐ）及不同重現期（qī）最大風速（可與最大設計風速對比）。記得聽他們說過，經過幾次台風監測，青馬橋實測風攻擊（jī）角（jiǎo）比（bǐ）設計取值小。

圖（tú）5青馬橋梁風荷載監測設備

圖（tú）5-2

圖5-3

圖5-4

圖5-5

圖5-6

（2）動力響應（yīng）監測及數據分析（xī）。加速度監測數據除了做些統計（jì）分析之外（wài），主要用於結構模態分析，包括頻率和模態振型，基於動力參數的結構損傷（shāng）識別分析曾經一度是（shì）監測領域研究的（de）熱點。

圖6青馬橋模態分析示意圖

結構（gòu）健（jiàn）康監測領域有人（rén）認（rèn）為，有結構初始信息（又稱“原始指紋”），監測數據分析對（duì）於識別結構損傷效果要好。青馬（mǎ）橋通車之前做了靜力（lì）影響線側和結（jié）構動力特性脈動測（cè）試。

圖7青馬（mǎ）橋靜力影響線測試

圖7-2應變（biàn）影響線測試

圖7-3位移影響線測試

經過青馬控製區三座大橋WASHMS建設及大量監測（cè）數據分析，香港積累（lèi）了很多橋梁（liáng）監測係統建設的（de）經驗和教訓，這些經驗和教訓在昂船洲大橋結構健康監測係統設（shè）計實施（shī）時都得到了充分的吸收。昂船洲大橋的監測係（xì）統SCB-WASHMS無論從傳感（gǎn）器種類（lèi）和數量、經費（fèi）投入（據說超過了一億港元），還是係統（tǒng）結構層次劃分和數據分析等方麵都達到了香港建設WASHMS的最高水平。單單該係統招標文件中的specification部分就多達300頁（不包括傳感器布點圖）。

圖8昂（áng）船洲大橋WASHMS傳感器布點圖（tú）

昂船洲大橋WASHMS係統包括是個子係統，分別是：

（a）傳感器（qì）子係統，Sensor System（SS）；

（b）數據采集及傳輸子係統，Data Acquisition andTransmission System（DATS）

（c）數據處理（lǐ）與控（kòng）製係統Data Processing andControl System (DPCS);

（d）結構健康評估係統Structural Healthevalsuation System (SHES)

但是基於對該係統的整體理解，各個子係統承擔的不同功能，在（zài）後來的工程實踐（jiàn）中，我們認為結構健康監測係統子係統如下劃分較為清（qīng）晰合理：

（a）傳感器子（zǐ）係統，Sensor System（SS）；

（b）數據采（cǎi）集與控製（zhì）傳輸子係統，Data Acquisition and ControlSystem（DACS）

（c）數（shù）據（jù）傳輸子（zǐ）係統，Data Transmission System（DTS）

（d）數據（jù）處理與展示子係統Data Processing and InterpretationSystem(DPIS);

（e）結構健康評估係統Structural Healthevalsuation System (SHES)

這裏不再詳細展開論（lùn）述，感興趣的可以（yǐ）參閱昂船（chuán）洲大橋WASHMS相關（guān）資料。