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分层式桥梁综合健康管理系统研究与应用 李大军1 陈少峰2 陈彦江3 (1北京交通大学，北京；2 哈尔滨工业大学，黑龙江 哈尔滨 150090；3 北京工业大学，北京) 摘 要：本文提出了桥梁健康管理中监测与检测相结合、实时监测与适时监测相结合、运营健康监测与施工监控相结合的原则，构建了分层式桥梁综合健康管理系统并结合工程实例对其进行了详细的说明。该系统采用了多样化的健康信息获取方式，以综合信息为基础进行桥梁损伤识别，弥补了当今相关研究和设计的不足并通过实际工程验证了该系统的有效性。 关键词: 健康管理; 健康监测; 检测; 损伤识别; 中图分类号： 文献标识码： RESEARCH AND APPLICATION OF STRATIFIED COMPREHENSIVE BRIDGE HEALTH MANAGEMENT SYSTEM Abstract: This paper presents the rules of the combination of monitoring with detection, real time monitoring with timing monitoring and service health monitoring with construction monitoring in the health management of bridges. A stratified comprehensive bridge health management system was constructed and illustrated with an engineering example in details. This system adopts varying health information acquisition means, practices bridge damage identification based on the integrated information. It makes up the deficiency in present study and design and is validated by practical engineering example. Keywords: health management; health monitoring; detection; damage identification; 0.引言 近来我国桥梁结构事故频繁发生，造成了重大的人员伤亡和财产损失，已经引起人们对于桥梁结构安全性的关心和重视，当桥梁发生突发性损伤时，如果能够及时做出判断并发出预警，及时采取应急处理措施，可以防止损伤进一步发展和引发其它事故；对于长期服役的桥梁结构，如能定期对其累积损伤的程度做出正确评估，就可以充分掌握其工作状态，确保桥梁安全。在此工程背景下，桥梁健康监测应运而生，并成为土木工程学科发展的一个重要领域。 桥梁健康监测是通过对桥梁的物理力学性能进行实时监控，对损伤的位置和程度进行诊断，对桥梁的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，在突发事件或桥梁使用状况严重异常时发出预警信号并为桥梁维修、养护与管理决策提供依据和指导[1-3]。健康监测技术是一个多领域跨学科的综合性技术，它涉及到土木工程、动力学、材料学、传感器技术、测试技术、信号分析、计算机技术、网络通讯通信技术、模式识别等多个研究方向。 真正意义上的桥梁实时监测系统应具备对损伤的实时自动识别功能，由于受技术和经济条件的限制，目前还没有一种方法能够实现桥梁监测的自动损伤识别，与监测系统相比，检测系统相对要容易的多。随着桥梁检测技术的发展，世界上发达国家更依赖于桥梁的无损检测技术对桥梁进行工作状况评估、健康管理和维护策略的制定等，融合监测与检测技术而形成的综合健康管理系统是真正能够在实际工程中应用的桥梁健康管理系统。 1.桥梁实时健康监测系统的构成及不足 1.1 实时健康监测系统的构成 桥梁的健康监测系统是一个实现桥梁健康监测的完整平台，它包括传感器系统、信息采集与处理系统、数据处理分析与显示系统、损伤识别算法与程序、健康档案与专家系统、系统网络平台等。通过健康监测系统的运行，可以实时监控桥梁的整体行为，对出现的损伤位置和程度进行诊断，对桥梁的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，为桥梁在突发事件(如强震、撞击等)下或使用状况严重异常时触发预警信号并为桥梁的维修、养护与管理决策提供依据。 健康监测系统主要由四个功能子系统组成并通过网络进行工作[5]。这四个子系统是： 1. 传感器系统：包括加速度计、风速风向仪、位移计、温度计、应变计、信号放大处理器及连接介面等，并将