8月14日夏编辑吴奇伦探讨大型桥梁健康监测概念和监测系统设计.doc

探讨大型桥梁健康监测概念与监测系统设计桥梁健康监测概念桥梁健康监测的内涵通过对桥梁结构的监控与评估，为大桥在气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护提供依据和指导。为此，监测系统对以下几个方面进行监控： 桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的状态； 桥梁重要非结构构件（支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态； ·结构件耐久性大桥所处环境桥梁健康监测与传统的检测技术，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。 然而，桥梁结构健康监测不仅仅只是为了结构状态监控与评估。由于大型桥梁（尤其是斜拉桥、悬索桥）的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。大跨度索交承桥梁的设计依赖于理论分析并过风洞、振动台模拟试验预测桥梁的动力性能并验证其动力安全性。然而，结构理论分析常基于理想化的有限元离散模型，并且分析时常以很多假定条件为前提。在进行风洞或振动台试验时对大桥的风环境和地面运动的模拟也可能与真实桥位的环境不全相符。因此，通过桥梁健康监测所获得的实际结构的动静力行为来验证大桥的理论模型、计算假定具有重要的意义。事实上，国外一些重要桥梁在建立健康监测系统时都强调利用监测信息验证结构的设计。 桥梁健康监测信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计方法与相应的规范标准等可能得以改进；并且，对桥梁在各种交通条件和自然环境下的真实行为的理解以及对环境荷载的合理建模是将来实现软件子系统包括；数据采集子系统数、据库管理子系统、健康评估子系统。 硬件子系统部分： 静态应变监测子系统一般指在建筑关键部位如，梁的最大荷载处，桥墩系梁处分布光纤静态应变传感器，用以监测这些部位的长期静态应变。 动态应变监测子系统。在门撑、拱形骨肋、主梁钢结构表面设置等关测点，并布置了表贴式光纤光栅应变传感器。其主要功能在大桥使用运行过程中对桥梁进行实时动态应变监测，桥梁状态健康监测项目系统是具有针对性并在实际使用中能能提供良好的测量数据。 索力监测子系统 为监测斜拉桥拉索、杆件所承受的拉力，并能时实时放映其运行健康状况，在系杆、短吊杆和支点吊索的锚头处布置索力传感器。 4.振动监测子系统 在桥梁Y构的前悬臂、钢桁梁上布置了加速度传感器，为监测大桥在运营过程中过往车辆对桥体本身施加的振动状况，振动监测子系统部件主要包括振动采集仪、信号调理器、加速度传感器等设备。 5.挠度监测子系统 将主梁均匀划分区域，并在其划分边界的截面布置光电液位传感器，用来监测大桥主要部位的垂向挠度以及主梁的整体线形变化。 6.伸缩缝位移监测子系统 为监测大桥在运营过程中重点部位的纵向位移，在梁与桥墩连接处（或桥梁支座附近）、梁与梁的伸缩缝交接处等部位拉绳式位移传感器。 7.温度监测子系统 为对桥址处的实际大气环境对桥身混凝土的影响，要在墩梁连接处，箱梁外部，门撑等重要部位均与分布模拟/数字混合式半导体温度传感器。已保证测量的准确定。 8.三维变形监测子系统 为进一步大桥在运营过程中的三维变形状况，同时辅助并验证挠度监测子系统的监测结果，在桥墩、Y构、拱肋、钢桁梁等重点部位布置了反射棱镜，同时在桥台或主梁（连续梁）处设立了基准点，用以定期/不定期检测该桥的三维变形。 软件子系统部分 1.数据采集子系统数 数据采集子系统包括数据的提交、数据的预处理、数据的自诊断三个部分。根据桥梁结构健康安全评估的需要，对被测结构关键点实施静态和动态数据采集。 2. 数据库管理子系统 数据库管理子系统，是整个健康监测系统的重要组成部分，能有效保证评估结果的准确性。 3. 健康评估子系统 健康评估子系统由测试数据输入、数据库查询及修改、状态评估和帮助文件四部分组成。其中，状态评估是评估子系统的核心。 综上所述桥梁健康监测系统已经成为未来桥梁发展中的一部分。现代桥梁在竣工30-50年后就会进入桥梁大修情况的高发期。桥梁健康监测系统无疑会成为桥梁的私人医生。桥梁健康监测系统会同过对桥梁竣工后的运行实际情况和周围环境（包括风力、地震力）进行监测，可以及时的查出危险部位，并为及时维修提供科学及时依据及施工强度和可工程范围。通过对大桥形变的监测可以判断出桥梁使用的最长年限，在直观上为桥梁的使用年限上做出最安全的依据。桥梁健康监测系统的应用，是人类在建筑史上充分贯彻以人为本的科学理念得一大跨越。使桥梁发展尤其是超大桥的发展朝着可持续发展的总体策略迈出坚实的一步。 参考文献：[1]芮海,刘孝宁.大型桥梁健康监测概念与监测系统设计 [2]张启伟.大型桥梁健康监测概念与监测系统设计大型桥梁健康监测