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基于健康监测数据的可靠度评估基本框图 对于桥梁管理部门来说，在制定维修决策和实施过程中有很大的不确定性，特别是当预算资金不充裕的时候。因此很多工程师认为，获取桥梁结构的未来信息，对以后桥梁结构的决策，包括全寿命的预算，都是非常必要的，桥梁结构的状况主要通过检修、定期测试评估以及结构健康监测来获得，其中结构健康监测的优势在于，可以收集各种条件下结构系统的输入输出数据、辨识整体和局部的结构参数，为制定有效的检测维修方案提供依据，对改善桥梁以后的结构设计和结构损伤前后的状态评估方法有重要意义。利用健康监测数据可以进行系统辨识，建立系统的输入-输出模型或无输入模型；对健康监测数据的处理，还可以应用统计分析如聚类分析或阈值检测等无模型处理方法。健康监测系统在结构参数辨识、状态评估中得到了广泛的应用。 研究表明在可靠度分析模型中加入传感器测试信息，是完全可行的。但是基于健康监测系统的可靠度分析方法，却没有完全作为桥梁结构运营和决策的必要部分。其原因在于，目前健康监测的研究，主要集中于应用统计分析方法处理数据、确定结构参数和识别损伤，还处于确定性的参数辨识和状态评估阶段。但是应用健康监测系统评估结构的可靠度，能更好的发挥结构健康监测的作用，将结构健康监测与结构系统或结构重要构件的可靠度分析结合起来，对制定和实施有效的维修方案是非常重要的。 图1 基于健康监测系统的可靠度分析框架图 图1为基于健康监测系统的可靠度分析框架图，其中健康监测系统中的传感器系统和数据采集系统，可以依据有限元分析设计。通常情况下可以通过有限元分析确定关键截面和关键点，健康监测系统运行以后，再通过健康监测系统的数据来修正和验证有限元模型。通过健康监测系统，可以得到大量的桥梁结构的信息，但是健康监测系统的数据存储却是一个很大的问题，从而要求发展快速有效处理数据的方法，能及时的提供结构的关键信息，如结构损伤或者退化等。可靠度指标是综合关键信息比较好的选择，与失效概率和剩余寿命有着直接的关系，因此得到结构系统或重要构件的可靠度指标是健康监测系统的重要目标。本文应用健康监测系统的数据与有限元分析相结合，得到桥梁结构主要构件(主梁)的可靠度指标，并分析了部分主梁损伤工况下，其余主梁构件结构可靠度指标的变化。 按照《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GB50283-1999)的定义，结构可靠度为结构在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率。如果将结构某极限状态的功能函数随机过程表示为： 式中minR(τ)表示结构在后续服役期Ts内的最小抗力。 工程实际应用中通常采用一次二阶距理论的演算点法或JC法进行结构可靠度指标计算，公认其精度是足够的。可靠度指标计算公式为：