2020年12月，交通運輸部辦（bàn）公廳發了關於（yú）印發《公路長大橋梁結構健康（kāng）監測係統建設實施（shī）方案》通（tōng）知，對全國公路400多座長（zhǎng）大橋梁健（jiàn）康監（jiān）測係（xì）統實（shí）施提供了指導性意見。公路（lù）係統長大（dà）橋梁的結構健康監測係統的建設在逐步（bù）地推進，將進一步推動長大橋（qiáo）梁結構健康監（jiān）測係統的發展。橋梁健康（kāng）監測也是（shì）目（mù）前橋（qiáo）梁智慧化管養（yǎng）的一個重要措施，同時（shí）也是目前國內專家學者研究的一個熱點問題。撓度是橋結構的（de）一個關鍵參數，同（tóng）時動（dòng）撓度監測也是橋梁監測的一個（gè）難點問題，本文重點介紹毫米波雷達在橋梁健（jiàn）康監測中的應用。

橋梁結構健康監測係統（tǒng）的最前端和最基礎的係統是傳感（gǎn）器子係統係（xì）統（tǒng），橋梁（liáng）評估的參數是直接（jiē）利用傳感器監測的參數或經（jīng）過（guò）數據處（chù）理（lǐ）得到的參數。因此橋梁結（jié）構健康監測係統功能的實（shí）現與橋梁監測參數（shù）的選擇、儀器設備的選型、監測傳感器與參數應與監（jiān）測的目的和內（nèi）容相匹配等直接相關。橋（qiáo）梁結構健康（kāng）監（jiān）測的具體參數應（yīng）根據以下規（guī）定來進（jìn）行確定：

· 根據橋梁（liáng）運（yùn）行環境、受力（lì）狀態分（fèn）析、耐（nài）久性分析、風險評（píng）估結（jié）果、監測應用目標確定監測內容；

· 根據橋梁（liáng）結構（gòu）、部件、構件的技術狀況,既有病害、損傷程度、監測應用目標,經分析確定監測內容；

· 根據技術（shù）狀況評（píng）定結果、監測應用目標確定監測（cè）內容。根據以上橋梁結構健康監測參數確定的相關規定，應包括橋（qiáo）梁（liáng）運營環境、作（zuò）用、結（jié）構（gòu）響應、結構變化等。橋梁運營環境監測的主要內容包括：環境溫度、環境濕度、雨量和結冰等。橋梁作用監測的主要內容（róng）包括車輛荷載、風速及風向、結構溫度、船（chuán）舶撞擊和地震（zhèn）等。橋梁（liáng）結構響應監測（cè）的主要內容包（bāo）括位移、轉角、應（yīng）變、索力、支座（zuò）反力、振動等。橋梁結構變化（huà）監測的主要參數（shù）包括基礎衝刷、位移、裂縫（féng）、腐蝕、預應力、斷絲、螺栓（shuān）狀態及索夾滑移等。

（1）毫米波雷達（dá）的（de）特點

根據（jù）《公路橋梁結構監測（cè）技術（shù）規程（chéng）規程（chéng）》（JT/T 1037-2022）中對懸索橋、斜拉橋、梁式橋及拱橋（qiáo）規定的監測內（nèi）容，主梁或（huò）拱橋的豎（shù）向位移（或撓度）及振動加速度均為（wéi）必（bì）選的監測（cè）參數。因此不管是是對於大跨（kuà）徑橋梁還是中小跨徑（jìng）橋梁，橋梁撓度和（hé）豎向加速度監測都是關鍵的監測參數。毫（háo）米波雷達由於具有全天候、非接觸、高精度、多目標和遠距離等特點，此外橋（qiáo）梁動撓度（dù）時程曲線通過微分關係可以很方便得到橋梁結構（gòu）的（de）振動加速度信息，因此該設（shè）備不僅可以對橋梁動撓度進行高精度的監測，通過高頻的動撓度監測（cè）可以分析橋梁（liáng）結（jié）構的振動特性。 

（2）毫（háo）米波（bō）雷達監測的應用

毫米波（bō）雷達采用線性調頻連續波、雷達幹涉測量以及合成孔徑雷達（SAR）技術等關鍵技術，在雷達波束（shù）角範圍能實（shí）現對（duì）橋梁結構多個目標進行動撓度的精確測試。通過（guò）對橋梁結構動撓度監測數據的在線監測，可以實現對（duì）橋梁結構動力特性以及結構動力響應的分析，可以得到橋梁結構的自振頻率、阻（zǔ）尼比、動（dòng）撓度振動幅值、衝擊係（xì）數等評（píng）估參數。在利用毫米波雷達對橋梁動撓（náo）度進（jìn）行監測時（shí），需要在橋（qiáo）梁測試位置安裝角反射器（qì），將雷達監測設備安裝在位移不發生變化（huà）或變化較小（其變形（xíng）可以忽略不計）的橋墩或橋台上。對於中小跨徑橋梁，橋（qiáo）梁跨中豎向撓度是橋梁結構（gòu）變形最大的關鍵截麵，采用毫米波雷達設備應重點監測其跨（kuà）中部位的測點。對於大跨徑橋梁有時需要對沿橋梁縱向多個測點動撓度進行監測時，將雷達安裝在橋墩或橋台相對固定的位置，在主梁上（shàng）沿（yán）縱橋向布設多個角反射器，可以實現對橋梁縱橋向的多個測點（diǎn）進行測試。

（3）毫米波（bō）雷達撓度監測係統

毫米波（bō）雷達除（chú）具有非接觸、全天候、高精度、多目標、遠距（jù）離等特點外，雷達設備還具有低功耗的特（tè）點，因此毫米波雷達監（jiān）測係統在沒有供電係統的橋梁（liáng）可以采用太陽能進行供電。對橋梁（liáng）動撓度進行監測時，毫米波雷達設備主機可以（yǐ）通過監控中心（xīn）采集控製終端或遠程進行（háng）數據的采（cǎi）集，因此毫米波（bō）雷達（dá）監測係統可以采用有線和無線（xiàn）兩種方式進行網絡（luò）的架構設計。毫米（mǐ）波雷達直接使用（yòng）4G DTU進行傳輸，無需通過工控機進行數據采集，組網簡單、解決現場傳輸困難問題。對於集群化中小跨徑（jìng）橋梁結構撓（náo）度監（jiān）測，通過分布式無線組網的方式進行橋梁撓（náo）度監測係統的布設。采用分布式無線組網模式，毫米波雷達將實時采集的撓度信號通（tōng）過4G模塊傳輸至（zhì）4G基站（zhàn），通過基站將數據上傳至雲平台。此外多台雷達監測設備可以通過串口模塊+4G路由+供電模塊的組網模式，將采集數據通過4G基站上傳至雲平台。在雲平（píng）台建立毫米波雷達的雷聯網，雷聯網為用戶提供雷達動位移（yí）監測和數據分析服務（wù），並能（néng）實現向（xiàng）第（dì）三方平（píng）台的推送服務。

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