浅议桥梁健康监测的发展.docVIP

精品论文 参考文献 浅议桥梁健康监测的发展 贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司 摘要：桥梁健康监测的理念起源于20世纪50年代，随着科学技术的发展而不断更新和进步，从原初的单一人工几何形态测量到当前先进的各种参数的自动测量、健康状态的自动评估，健康监测逐步进行着智能化的转变，功能目标不断扩大和完善，可以预见，这种技术会改变当前的桥梁管养 模式。 关键词：健康监测；桥梁工程；智能化 0 前言 桥梁健康监测的概念起步于20世纪50年代，受限于该时期落后的科学技术条件，结构监测主要是进行结构的长期变形、基础沉降变位等几何形态监测，这是健康监测最基本的内容，当然也是很单一的，其技术手段以人工测量为主。二战以后导弹火箭的建造与航空航天的发展引领科学技术的 潮流，电子计算机、传感技术、通信技术蓬勃发展。西方国家战后的二三十年进行了大规模的土木工程建设，也是在这个时期部分寿命已长达几十年的桥梁产生病变并不断引发灾难，如1967年美国银桥倒塌，引发行业巨大反思。桥梁发展的现状迫切需要结构方面的监测以进行桥梁状况判断 从而进行适当维护并确保安全，健康监测观念早已有之，又有来自尖端领域的借鉴以及基础技术的积累，健康监测系统遂进入桥梁工程，国外土木工程实时健康监测始于20世纪70年代末。我国的基础设施建设起步较晚，但经过20余年的学习与追赶，跟踪与提高，各类特大型桥梁遍布全国各 地，成就之巨大令国外同行难以置信[1]，我国的健康监测就是在这样的情形下开始于20世纪90年代中期的，当前，我国已有超过200座大型桥梁安装了健康监测系统[2]。2013年3月1日中国工程建设标准化协会发布的《结构健康监测系统设计标准》开始实施，有助于该技术在我国得到进一步 的发展。 1 健康监测的技术手段 目前，健康监测各种参数的采集均已实现自动化。如结构变形及位移是与结构安全直接相关，反映结构整体性能的重要参数，在参数获取上可采用全站仪、激光位移计、GPS，连通管、电子倾角仪等。应力反映关键截面的受力状况，应力水平关系结构的稳定，强度与安全，应力的监测采用钢 弦应变计或光纤应变计。风速仪、温度湿度仪、电子称等广泛用于桥梁环境因素及车辆荷载的监测。传感领域中光纤、激光、GPS、声波、压电等各种全天候、高稳定的新型信息获取手段正在不断发展完善。基于电信网、互联网的数据传输技术使得桥梁管理人员远在千里之外即可对桥梁结构 技术状况了如指掌。深刻地改变了桥梁设施传统的有人值守的管养模式。 2 安全评估技术 桥梁的安全评价技术方面，结构整体性评估和损伤识别方面均已有了广泛的研究。如研究利用结构应变模态、应变曲率以及其他静力相应的历史记录，建立桥梁结构的“指纹特征”，通过指纹特征来评估桥梁的健康和安全的评估方法。还发展了利用桥梁运营过程中的环境振动响应、识别桥 梁动态特征的方法，将模糊系统灰色理论、神经网络等方法同时引入到桥梁状态评估中，通过动静态结合、整体局部结合进行综合评估，建立专家系统。 目前各种科研机构大专院校及专业公司针对桥梁监测均有相应的程序软件设计，运用了各种评估方法，但是基于静力测试数据结构状况评 估，在当前结构检测及分析技术下是可靠而准确的，这一点是使健康评估进入实际应用并取信于人的关键；动态测试对于获取冲击系数，结构自振特性是不可或缺的手段，但基于动态测试数据的评估技术还有待进一步的发展。传感技术已实现数据测量采集自动化，健康评估代替人的部分脑 力劳动使桥梁检测评估智能化。 3 健康监测系统的目标 健康监测既以传感通信技术为基础，凭借健康评估的方法，可以实现四个目标：一是长期监测和评估桥梁结构健康状况，为桥梁科学管理和维护提供依据。二是针对异常状况提前预警报警，从而采取相应措施确保桥梁安全运营和实现防灾减灾，灾害发生后也可为结构状态评估及时提供数据 。三是开展桥梁结构理论的科学研究，验证结构设计、分析、试验的假定和所采用的参数，健康监测是桥梁结构的现场试验室，可为新技术新方法的发展及应用提供建议。四是健康监测系统可在施工阶段安装并进行施工监测控制，使桥梁建成时达到理想成桥状态并确保施工过程安全，桥梁 建成即用于运营状态监测。 4 健康监测系统的合理设想 当前对桥梁的检测通过桥梁缺损状况检查、结构材质状况与状态参数检测评定、结构检算与承载力评定，静力动力荷载试验等手段对桥梁进行检测评定，该方法固然行之有