大桥结构健康监测及其关键技术研究
7.桥梁结构健康监测技术-发展与挑战——江苏省交通科学研究院股份有限公司 副总工程师 张宇峰
苏通大桥
崇启大桥
南京四桥
2. 健康监测技术及其发展
技术政策
交通运输部对桥梁健康监测已有制度要求 •《公路桥梁养护管理工作制度》：对特别重要的特大桥，应建立符合自 身特点的养护管理系统和健康监测系统 •《十二五公路养护管理发展纲要》：重点加强桥隧养护管理工作，强化 健康监测和实施监控系统建设……
400
500
600
更准确进行苏通大桥等大桥在强/台风作用下的影响分析与可能损伤分析； 对今后类似大桥的抗风设计具有指导意义
3. 应用案例
案例3：崇启大桥TMD设计与抑振作用分析——指导与验证设计
六跨钢连续梁桥
102m+4*185m+102m=944m
主跨
安装TMD前后（2012年5月 VS 2013年8月）
3. 应用案例
案例4：伸缩缝监测——找出常规检测无法发现的病因
钢梁被拉开
不锈钢滑板 伸缩梁与承载箱相碰
滑动支座
•江阴大桥主桥伸缩缝病害
1999年建成，2003年出现伸缩缝病害，2006年更换
设计寿命40年
3. 应用案例
案例4：伸缩缝监测——找出常规检测无法发现的病因
装置下部
装置上部
磨损情况
磨损情况
支座病害
突 发 事 件
船只碰撞
列车冲击
地震破坏
货车超载
1. 健康监测系统应用的必要性
疾病
检查
诊断
治疗
监测
检查
诊断
维修
1. 健康监测系统应用的必要性
健康监测——为桥梁构建神经系统
大脑 神经中 枢
状态评估
传输网 神经末 梢 传感器
人体神经系统
大桥结构健康监测方案 (2)
大桥结构健康监测方案
大桥结构健康监测方案可以包括以下几个方面：
1. 传感器安装：在大桥的关键位置安装传感器，以测量和
监测桥梁结构的各种参数，如挠度、应力、应变、位移等。
传感器的类型可以包括应变计、加速度计、位移传感器等。
2. 数据采集系统：搭建一个用于采集传感器数据的系统。
这可以是一个现场采集系统，也可以是一个远程监测系统。
系统应该能够实时采集数据，并对数据进行分析和处理。
3. 数据分析：使用合适的数据分析方法，对采集到的大桥
结构数据进行处理和分析。
这可以包括盖帽分析、频域分析、模态分析等。
通过分析数据，可以了解桥梁的健康状态，以及是否出现了损伤或变形等问题。
4. 健康评估与预警：根据数据分析的结果，对桥梁的健康
状态进行评估，判断是否需要进行维护和修复工作。
如果
发现了潜在的问题或存在风险，应及时发出预警，并采取
相应的措施来保证桥梁的安全运营。
5. 数据可视化：将数据和分析结果以可视化的方式展示，
方便用户对大桥结构健康状态进行监测和管理。
这可以采
用图表、图像、地图等形式来呈现，并提供实时更新的功能。
6. 定期检测与维护：除了实时监测，还需要定期对大桥进
行检测和维护。
定期检测可以包括视觉检查、超声波检测、磁粉检测等多种方法，以进一步确认桥梁的健康状况，并
及时修复可能存在的问题。
通过以上方案，能够实现对大桥结构的持续健康监测，及
时发现和处理潜在问题，确保桥梁的安全运营。
桥梁结构健康监测系统的研究与应用
桥梁结构健康监测系统的研究与应用近年来，随着城市化的进程，大型桥梁已经成为城市的一道重要的风景线，而桥梁的安全与稳定性对于城市的发展也起到关键作用。
同时，鉴于桥梁的复杂形态和外力影响易造成桥梁的结构性破坏，因此桥梁结构健康监测系统的研发与应用也成为了一个重要的研究方向。
一、桥梁结构健康监测系统的概念桥梁结构健康监测系统是指通过传感器、数据采集器、通信技术、计算机技术等手段对桥梁结构实施现场在线监测、远程数据处理和维护管理的技术体系。
该技术能够实现对桥梁结构、荷载环境、随时间变化的变形等参数进行数据采集、处理和传输，从而评估桥梁的结构健康状态，解决桥梁应力、应变、振动、变形等问题，并及时发现结构病害，提高桥梁的安全性和可靠性。
二、桥梁结构健康监测系统的研究进展目前，国内外均有不少学者在桥梁结构健康监测系统方向进行深入研究，相关技术和理论已经趋于成熟，重点包含：传感器技术、数据传输技术和结构健康监测算法等方面。
传感器技术是实现桥梁结构健康监测系统的核心部分，其主要作用是采集桥梁结构的形变、振动、应力、应变等参数。
目前常用的传感器有应力传感器、应变传感器、振动传感器、加速度传感器、温度传感器等。
这些传感器能够采集准确的实时数据，能够帮助监测人员及时发现结构异变，进而通过合理调整来维护桥梁的健康状态。
在数据传输方面，无线传输方式成为了当前先进的传输方式，它能够实现远距离传输数据，并利用云计算的技术，实现数据的可视化、分析和管理。
比如利用物联网技术采集桥梁数据，并利用云端服务对数据进行处理、分析、记录和可视化，实现了数据的实时监控和管理。
通过结构健康监测算法的研究，能够有效地实现对监测数据进行分析和处理。
例如，信号处理技术、模型识别技术、数据挖掘技术等，能够识别出存在的结构异变信号、分析失效机理和寿命预测，并提供决策支持。
三、桥梁结构健康监测系统的应用现状目前，桥梁结构健康监测系统已经应用于不少项目中，如长江大桥、港珠澳大桥、上海市轨道交通、广东高速公路等。
结构健康监测及其关键技术研究
０ 引 言
个 结 构健 康 监 控 系 统 应 包 含 ２种 功 能 ：一 是 对 结
当 时 称 这 种 材 料 系 统 为 光 纤 机 敏 结 构 与 蒙 皮 。 １９ ９５ 年 ， 白 宫科 技 政 策 办 公 室 和 国家 关 键 技 术 评 审 组 将 智 能 材 料 与 结 构 技 术 列 入 “国 家 关 键 技 术 报 告 ” 中 。１ ９ ９ ７年 ，智 能 结 构 被 列 为 “ 础 研 究 计 划 ” 的 基
１ 结构 健 康监 测 的发 展及研 究概 况
结 构 健 康 监测 技 术 起 源 于 １ ５ ９ ４年 ， 初 目的 是 最
斯 罗 普 ・ 鲁 门公 司 利 用 压 电传 感 器 及 光 纤 传 感 器 ， 格 监 测 具有 隔 断 的 Ｆ １ － ８机 翼 结 构 的损 伤 及 应 变 【 。 ｊ 欧 Ｊ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｉ ｎ ｔｔ ｅ ｓ ｏ ｔ ｇ ｆ ｈ ａ ｔ ｏ ｔ ｒｎ ｙ ｔ ｍ ｓ ａ ｒ ｓ ｎ ，ｏ ｈ ａ ｉ ｏ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｍｉ ｇ ａ ｈ ｈ ｒａ ｅ ｏ ｅ ｌ ｍ ｎｉ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｔｐ ｅ ｅ ｔ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｆ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｌｈ ａ ｔ ｎ ｐ ｌ ｔ ｓ ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｌ ｍｏ ｉ ｒｎ ｎ ｄ ｔ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｃ ｏ ｈ ｎ ｔ ｉ ｇ ｉ ｅ ａ ｌ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ ｓｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｌ ｏ ，ｉ ｎ ｎ ｐ ｌ ｔｏ ｓ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌｈ ａ ｔ ｃ ｈ
桥梁结构的健康检测
桥梁结构的健康检测研究于涛 山东广信工程试验检测有限公司摘 要：桥梁作为交通运输的重要部分有着非常重要的意义，建立桥梁健康检测系统不仅可以减少维修花费，推迟桥梁大修时间，还可以及时发现桥梁的安全隐患，及时解决解决问题，保障人们生民财产的安全。
目前，国际上桥梁检测方法已有一定程度的发展，本文主要探讨关于桥梁结构健康检测研究的背景、意义以及技术手段。
关键词：桥梁结构；健康检测；研究桥梁是国家基础建设之一，对国家交通运输以及经济发展有很大的促进作用，我国桥梁建设历史悠久，从古至今我国建设了不计其数的桥梁，时间内我国的桥梁建设水平都处于世界领先地位，对世界桥梁史的发展起着积极的作用。
1 桥梁健康检测的含义和背景桥梁健康检测兴起于80年代中后期的英国，指的是运用现代传感与通信科技，定期对桥梁的工作参数进行人工采集，并由计算机健康检测系统对所采集的参数进行识别和分析，得出桥梁的健康和损伤状况分析结果，为桥梁的维护提供理论依据。
受到英国的影响，其他国家也陆续建立了桥梁健康检测系统，我国也在90年代后兴建了一些不同规模的桥梁检测系统。
2 建设桥梁健康检测系统的重要性虽然在很长一段时间我国的桥梁建设水平较高，但是，随着社会的发展，我国的桥梁发展逐渐停滞不前，近年来，建设的桥梁频出差错，如前段时间震惊全国的哈尔滨大桥倒塌事件，桥梁的安全问题不仅是一件国计民生的大事，也关系着国家的声誉问题。
因此，关于桥梁健康状况的检测问题也越来越受到国际社会的广泛关注，除了建设中可能出现质量问题，桥梁在长期的使用过程中也难免出差错。
造成桥梁损伤的原因较多，包括使用、维护不当、外力撞击等认为因素，也可能是地震、泥石流等自然灾害，此外，桥梁长期负载超重也会在一定程度上加剧桥梁的老化，带来安全隐患，以上的这些因素导致桥梁的耐久度和承载能力的降低，这些问题必须及时发现及时解决。
因此，探索一套行之有效的桥梁结构健康检测方法也是当前桥梁建设中亟待解决的问题。
桥梁健康监测系统的设计与研究
桥梁健康监测系统的设计与研究近年来，随着我国经济的飞速发展，交通运输日渐繁忙，作为公路交通咽喉的桥梁的地位日益突出。
桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。
对桥梁结构进行综合检测的最终目的是为了使桥梁管理人员对桥梁结构的当前状况有一个正确的认识。
这就要求管理系统具有实时监测和智能化的自行评估的功能。
本文首先论述了桥梁健康监测的相关概念，然后从桥梁工程发展的角度探讨桥梁监测系统设计的有关问题，以期为监测系统的开发提供借鉴。
标签：桥梁健康监测系统概述设计近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展；同时，随着人们对重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。
由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。
1 桥梁健康监测概述桥梁建成后，会受到气候、环境等自然因素而逐渐老化，加之交通量的增长，运输车辆的重量和外形尺寸的增大，加剧了现有桥梁的质量的退化，导致桥梁的实际承载能力的降低。
因此，桥梁管理部门需要及时了解桥梁结构的安全性能，根据实际情况安排桥梁养护、维修、改建等工作，保证桥梁结构的安全使用，从而保证整个交通网络的畅通。
对桥梁结构进行综合检测的最终目的是为了使桥梁管理人员对桥梁结构的当前状况有一个正确的认识。
这就要求管理系统具有实时监测和智能化的自行评估的功能。
现代材料技术的发展促使人类社会进入了信息时代，信息材料的生产业已实现设计制造一体化。
各种具有信息采集及传输功能的材料及元器件正逐渐地进入土木工程师的视野。
人们开始尝试将传感器、驱动材料紧密地融合于结构中，同时将各种控制电路、逻辑电路、信号放大器、功率放大器以及现代计算机集成于结构大系统中，通过力、热、光、化学、电磁等激励和控制，使结构不仅有承受建筑荷载的能力，还具有自感知、自分析计算、自推理的能力。
大桥结构健康监测系统解决方案
• 利用深度学习技术进行数据分析
• 提高数据分析准确性和效率
人工智能算法
• 应用人工智能算法进行结构健康状况评估
• 提高评估结果的可靠性和客观性
数据可视化
• 采用数据可视化技术展示监测结果
• 提高数据处理和管理的效率
大桥结构健康监测系统的智能化与自动化
智能化监测系统
• 自动识别桥梁结构异常行为
• 根据噪声特点，选择合适的去噪算法
02
数据滤波
• 采用低通滤波、高通滤波等方法对数据进行滤波处理
• 根据信号特点，选择合适的滤波器类型和参数
03
数据归一化
• 对数据进行归一化处理，消除量纲影响
• 选择合适的归一化方法，如最大最小归一化、Z-score归
一化等
监测数据的分析方法
01
统计分析方法
• 计算桥梁结构的平均值、方差等统计量
数据采集
• 数据采集设备按照设定的采样频率实时采集传感器数据
• 数据采集过程中进行数据校验，确保数据质量
数据处理
• 数据处理软件对采集到的数据进行去噪、滤波等预处理操作
• 根据需要，对数据进行特征提取和数据融合
03
大桥结构健康监测数据分析与评估
监测数据的预处理
01
数据去噪
• 采用中值滤波、均值滤波等方法去除数据中的噪声
• 选择加速度计或速度计
• 根据桥梁结构特点选择合适的传感器类型和规格
倾斜传感器
• 用于测量桥梁结构倾斜角度
• 选择水平仪或角度计
• 根据桥梁结构特点选择合适的传感器类型和规格
传感器部署策略
传感器部署原则
• 确保传感器在关键部位布置
基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究
基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究一、本文概述随着现代桥梁结构的日益复杂化和大型化，其健康监测与维护问题日益凸显。
为了有效应对这一挑战，本文提出了一种基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统。
该系统结合了遗传算法的全局优化能力和神经网络的强大学习功能，旨在实现对桥梁结构的实时、精确监测，以及及时预警和有效维护。
本文首先概述了桥梁结构健康监测的重要性和紧迫性，以及传统监测方法存在的局限性和不足。
然后，详细介绍了遗传算法和神经网络的基本原理及其在桥梁结构健康监测中的应用。
在此基础上，构建了一种基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统框架，并阐述了其工作流程和实现方法。
通过实验验证和对比分析，本文证明了所提系统的有效性和优越性。
该系统不仅能够实时监测桥梁结构的健康状态，还能够对潜在的安全隐患进行预警和评估，为桥梁结构的维护和管理提供了有力的技术支持。
本文总结了研究成果，并展望了未来的研究方向和应用前景。
本文的研究工作不仅有助于推动桥梁结构健康监测技术的发展，也为其他领域的智能监测和维护提供了新的思路和方法。
二、桥梁结构健康监测技术概述桥梁结构健康监测技术是近年来土木工程领域的研究热点，它综合运用了传感器技术、信号处理技术、结构分析方法和等手段，旨在实时评估桥梁的安全性能和运营状态。
桥梁健康监测不仅对于保障交通安全、预防重大事故具有重要意义，同时也是桥梁养护和维修决策的重要依据。
传统的桥梁健康监测方法主要依赖于人工巡检和定期的结构检测，这些方法不仅效率低下，而且难以全面覆盖桥梁的各个关键部位。
随着科技的进步，尤其是传感器技术的发展，桥梁健康监测逐渐实现了自动化和智能化。
通过在桥梁关键部位布置传感器，可以实时监测桥梁的应力、变形、振动等关键参数，为后续的结构分析和健康评估提供数据支持。
在桥梁健康监测中，数据的处理和分析是至关重要的一环。
一方面，由于监测数据往往具有多维、海量、非线性的特点，传统的数据处理方法往往难以应对。
城市市政道桥健康监测关键技术研究
前， 桥梁的长期检查主要还是定期的人工检测。但定期人工检测的局 ２ 环境监测传感器子系统。环境监测传感器子系统由安装在桥面 ． ３ 限性较多 ： 不能及时发现间隔期内的损伤； 结构的某些部位人难 以到 及边主跨拱顶的环境监测传感器组成， 主要功能是通过这些环境监测 达； 工作量大 、 费用高。 在结构布局和规模都十分复杂的大型桥梁上仍 传感器感应新光大桥的环境信 息， 包括风速风向、 大气温度 、 环境湿度 沿用传统的桥梁外观检查 、 养护、 维修程序以及常规的局部检测 ， 显然 等信息， 并把这些信息转化为电信号 。 环境 则 目包括风速风向、 项 大 已 难以全面反映桥梁的健康状况 ， 尤其是难以 对桥梁的安全储备以 及 气温度、 环境湿度以及桥梁构件温度场。 除桥梁构件温度场外， 其余监 退化途径作 出系统的评价。 建立和发展某种能够提供整体和全面的全 测项 目都属于气象监测项 目。 目前已经有各类气象传感器可以监测这 桥结构检测和评估信 息的监测系统 ， 随时了解大桥结构的承载能力和 些项 目， 大致可以 分为单项类气象传感器和综合类气象传感器。单项 安全储备 ， 对保证大桥运营的安全陛和耐久性都是十分必要 的。 类气象传感器只能监测单一环境项 目， 而综合类气象传感器则集合了 桥梁监测可以为控制大型桥梁的运营风险和维护管理、补强加 各类传感器 ， 能同时监测多个环境项 目。 固和减灾防灾提供决策依据 ， 并为验证结构分析模型、 计算假定和设 ２ 振动监测传感器子系统。振动监测传感器子系统主要 由两部分 ． ４ 计方法提供反馈信息。 现代工业成就 已为大型桥梁的健康监测提供了 组成： 一是安装于桥面 、 边主跨拱肋的整体振动监测传感器 ， 其主要功 能是监测新光大桥的结构整体动力杼｝（ 生 固有频率和振型） 和动力响 强有力的技术支持 。
跨海大桥健康监测的关键技术分析
特征来开展复杂结构损伤识别的研究思路 ， 以提升通过大型健康监测 系统来实现桥梁损伤评估的能力 。 ［ 关键词 ］ 跨海大桥 ； 山大陆连岛工程 ； 舟 健康监测 ； 损伤识别
［ 中图分类号］ Ｕ ４ ． ［ ４ ５ ７ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １０ ０９—１４ （０ ０ ０ ０ ９ ０ ７ ２ ２ １ ）７— ０ ０— ６
图 １ 舟 山大 陆 连 岛 工 程 ５座 跨 海 大 桥 布 置 图
Ｆｇ １ Ｐａ ｆ ｒ ｇｓｏ ｈ ｕｈ ｎＩｌ ｄ ｉ ｒｊｃ ｉ． ｌｎｏ ｂｉ ｅ ｆ ｏ ｓ ａ ａ ｓＬｎ Ｐ ｏｅｔ ５ ｄ Ｚ ｓｎ ｋ
［ 收稿 日期 ］ ２ １ ０ ０ ０ ０— ５— ７
安 全是 一个 十分关 键 的技术 问题 。对 实测 风环境 和
的创新 中发 展 。 同时对 处 于复杂 海洋 环境 的跨 海 大桥 ， 在其 全寿命 周期 中 ， 结构不 仅 承受着 车辆 荷载
的作用 ， 且 还会 遭 受 各 种 可 能 的突 发 性 因素 （ 而 如 台风 、 震 、 地 船舶 撞 击 等 ） 的影 响 ， 服 役 开 始 就 面 从
变化 。如果 能够 对跨海 大桥 结构 进行 实时 的状态 监
境 下混凝 土结 构 的腐蚀 状况 要 比其他 环境下 的严 重 得 多 。导致海 水 中混 凝 土 腐 蚀 的 因素 主 要 包括 ： 钢
筋 锈蚀 、 害 、 冻 化学 腐 蚀 、 晶压 力 以及 海 洋 微 生 物 结
测 ， 对易损 构件 进行 实 时的损伤 诊 断 ， 可实 时 了 针 就 解结构 服役 状态 ， 时完 成 必要 的维护 和修 复 ， 么 及 那 就可 避 免 由 于 桥 梁 结 构 整 体 失 效 所 造 成 的 工 程
港珠澳大桥珠海口岸钢结构健康监测方案许锴等
港珠澳大桥珠海口岸钢结构健康监测方案许锴等港珠澳大桥是连接中国广东省珠海市、香港特别行政区和澳门特别行政区的一座大型桥梁工程，是世界上最长的跨海大桥。
随着大桥的建设和使用，对于其组成部分的健康状态监测成为了一个重要的课题。
针对港珠澳大桥珠海口岸的钢结构健康监测方案，许锴等人进行了深入研究，旨在保证大桥的安全使用和长期运行。
本文将对他们的研究成果进行梳理和分析。
在研究中，许锴等人通过对港珠澳大桥珠海口岸钢结构健康监测的现状进行了分析。
他们发现，传统的健康监测方法主要依靠人工巡检和定期的安全评估，存在着监测数据获取难、数据分析周期长等问题。
在这种情况下，人工巡检和定期的安全评估无法满足大桥钢结构健康监测的需求，因此急需开发一种更加高效、精准的监测方案。
基于以上的分析，许锴等人提出了一种新的钢结构健康监测方案。
这个方案主要基于无损检测和远程监测技术，通过安装传感器和监测设备在大桥的钢结构上，实时监测结构的应变、振动、温度等参数，并将监测数据传输到远程监测中心进行分析和评估。
这种新的健康监测方案具有以下特点：可以实现24小时全天候监测，大大提高了监测数据的获取频率和准确性。
监测数据可以实现远程传输和存储，大大减少了数据分析周期和人工成本。
监测方案可以实现对钢结构健康状态的实时预警和迅速处理，保证了大桥的安全使用和长期运行。
在方案提出之后，许锴等人进行了一系列的实验和应用研究。
他们选择了港珠澳大桥珠海口岸的部分钢结构进行了监测实验，在实验中验证了新的监测方案的可行性和有效性。
他们还对监测数据进行了分析和评估，发现了一些潜在的问题并提出了相应的处理方案。
在研究的结论中，许锴等人对新的钢结构健康监测方案进行了总结和评估。
他们认为，新的监测方案在提高监测数据获取频率和准确性、减少数据分析周期和人工成本、实现实时预警和迅速处理等方面具有重要的意义。
他们也认为，新的监测方案还需要进一步的完善和应用，以适应大桥的不同部位和不同环境条件。
桥梁结构的健康监测
桥梁结构的健康监测一、本文概述随着现代基础设施建设的快速发展，桥梁结构作为连接城乡、促进交通流通的关键构件，其安全性与稳定性日益受到人们的关注。
桥梁结构的健康监测，作为一种有效的评估和管理桥梁性能的手段，已经成为土木工程领域研究的热点。
本文旨在探讨桥梁结构健康监测的基本概念、重要性、主要技术方法以及应用现状，并分析其未来的发展趋势。
通过对桥梁健康监测技术的深入研究，我们期望能够为桥梁的安全运营提供科学的理论依据和技术支持，为我国的桥梁工程建设和管理提供有益的参考。
二、桥梁结构健康监测技术桥梁结构的健康监测技术是确保桥梁安全运行的重要手段。
随着科技的不断进步，桥梁健康监测技术也在不断发展与创新。
当前，主要的桥梁结构健康监测技术主要包括静态监测、动态监测、无损检测和结构健康监测系统等方面。
静态监测主要是通过定期的静态应变、位移、沉降等测量，了解桥梁结构的静态性能变化。
这些测量数据可以反映桥梁在静载作用下的响应，有助于发现桥梁结构的潜在问题。
动态监测则主要关注桥梁在动态载荷（如风、交通等）作用下的响应。
通过测量桥梁的振动特性、模态参数等，可以评估桥梁的动态性能，进一步预测桥梁在极端条件下的行为。
无损检测技术则是一种非破坏性的检测方法，通过在桥梁结构上施加特定的物理场（如声、光、磁等），检测桥梁内部的缺陷、损伤等。
这种方法可以在不损伤桥梁结构的前提下，有效地发现桥梁的潜在问题。
结构健康监测系统是一种集成了多种监测技术的综合系统。
它通过实时采集、处理和分析各种监测数据，提供对桥梁结构状态的全面评估。
这种系统可以及时发现桥梁的损伤和性能退化，为桥梁的维护和管理提供决策支持。
桥梁结构健康监测技术是保障桥梁安全运行的重要手段。
随着科技的不断进步，我们有理由相信，未来的桥梁健康监测技术将更加精准、高效，为桥梁的安全运行提供更加坚实的保障。
三、桥梁结构健康监测系统的设计与实现桥梁结构的健康监测系统是实现桥梁状态实时监测、评估和维护的关键环节。
桥梁结构健康监测
由于 桩 侧 摩 阻力 与 桩 侧 土 剥 离 情 况 有 关 系 ，估 算 桩 侧 摩 阻 力 ，要 弄清 桩 侧 土 层 剥 离 效 果 。从 具 体 施 工 中知 道 ，采 用 桩 侧钻 孔 闭 合 方 法 剥 离 土 层 ，剥 离 效 果
一
般 在 ５ ～６ ，且桩 体 上 半 部 分 剥 离 效 果 较 好 ， ０ ０
４ ４ ２ 拔 桩 具 体 步 骤 ．．
估 算 的桩 侧 摩 阻 力 和 桩 体 及 附 着 土 自重之 和 时 ，停 止
施 力 ， 持 荷 １ ０ ｈ １ ５ｈ，并 注 意 观 察 钢 丝 绳 及 各 施 ． ～ ．
力 设 备 的 工 作 情 况 ，此 后 ， 牵 引 力 每 增 加 １ ，停 ５ 止 并 持 荷 １ ０ ｈ １ ５ｈ 以减 小 桩 尖及 桩 侧 产 生 真 空 ． ～ ． ， 引力 影 响 ，直 至 拔 出桩 体 １ ０ｍ～ １ ５ｍ。 ． ．
桥 桩 基 础 施 工 的 影 响 ，该 方 法 可供 处 理 同 类 工 程 施 工 问题借鉴 。
过 水 下 爆 破 ， 拔 桩 等 措 施 ，成 功 地 解 决 老 桥 基 础 对 新
（）在工作平 台上组 拼两 排平 行 的立体 桁架 梁 ， １
桁 架 梁 跨 越 桩 位 ， 间 距 ７ ｍ ， 其 上 布 置 ４ 排 ２ ｍ ０ｃ ０ｃ × ２ ｍ × ２ ０ｃ 双 层 方 木 ， 作 为 拔 桩 时 施 工 加 上 拔 ０ｃ ２ ｍ
理 论 的 研 究动 态 和 发 展 展 望 。
关 键 词 ：桥 梁 结 构 ； 健 康 监 测 ； 监 测 理 论 ； 发 展 展 望
１ 桥 梁 结 构 健 康 监 测 的 必 要 性 和 迫 切 性
桥梁健康监测关键技术
桥梁健康监测关键技术嘿，咱今儿个就来聊聊这桥梁健康监测关键技术！你说这桥梁啊，那可真是咱生活中不可或缺的大宝贝呀！就好像人一样，也得时刻关注着健康不是？你想想看，那一座座大桥横跨在江河湖海之上，车来车往，人来人往的，要是哪天它“生病”了，那可不是闹着玩的呀！所以这健康监测就显得尤为重要啦！这关键技术之一呢，就是各种先进的传感器啦！这些小家伙就像是桥梁的“小眼睛”，能时时刻刻盯着桥梁的一举一动。
它们能感知到桥梁的变形、振动、应力等等各种细微的变化，然后把这些信息传递给咱们的监测系统。
这不就好比我们身体不舒服了，去医院做各种检查一样嘛！还有啊，数据采集和传输系统也特别重要呢！就好像是给这些“小眼睛”安上了会飞的翅膀，能快速准确地把信息送回来。
要是没有它们，那这些信息不就像断了线的风筝，飘走啦？然后呢，数据分析和处理技术那也是杠杠的！这就像是一个超级厉害的医生，能从那些复杂的数据中看出桥梁到底有没有问题，问题出在哪儿。
这可不是一般人能做到的呀！你说要是没有这些关键技术，咱们能安心地在桥上走吗？能放心地让那些大货车在桥上跑吗？那肯定不行呀！咱再打个比方，这桥梁健康监测关键技术就像是给桥梁请了个私人医生，随时给它做体检，一旦发现有啥毛病，就能及时治疗，避免出大问题。
你说这多重要呀！而且呀，随着科技的不断进步，这些技术也在不断升级呢！越来越先进，越来越厉害。
就好像咱们的手机一样，一代比一代强。
咱可不能小瞧了这些技术，它们可是保障咱们出行安全的大功臣呢！要是没有它们，说不定哪天走在路上，桥突然塌了，那可咋办哟！所以说呀，这桥梁健康监测关键技术真的是太重要啦！咱得好好重视起来，让这些技术更好地为我们服务，让我们的桥梁更加坚固、更加安全。
你说是不是这个理儿呀？。
大数据背景下的桥梁结构健康监测研究现状与展望
大数据背景下的桥梁结构健康监测研究现状与展望一、本文概述随着信息技术的飞速发展，大数据已经成为当今社会的重要特征之一，其在各个领域的应用日益广泛。
桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其结构健康对于保障交通安全和顺畅具有重大意义。
在大数据背景下，桥梁结构健康监测研究得到了广泛关注。
本文旨在探讨大数据技术在桥梁结构健康监测中的应用现状，分析现有技术的优势与不足，并对未来的研究方向进行展望，以期为相关领域的实践和研究提供参考和借鉴。
本文将首先介绍大数据技术的基本概念和特点，阐述其在桥梁结构健康监测中的适用性。
接着，通过综述国内外相关文献和案例，分析当前大数据在桥梁结构健康监测中的具体应用情况，包括监测系统的构建、数据处理与分析方法、以及监测结果的应用等方面。
在此基础上，本文将对现有技术进行综合评价，指出存在的问题和挑战，如数据获取和处理的难度、监测精度和稳定性、以及智能化程度等方面的不足。
本文将展望大数据背景下桥梁结构健康监测的未来发展方向。
随着技术的不断进步和创新，相信未来大数据将在桥梁结构健康监测中发挥更加重要的作用。
例如，通过进一步优化数据处理算法和模型，提高监测的准确性和效率；加强多源数据的融合和应用，实现更全面的桥梁健康状态评估；以及推动智能化监测系统的研发和应用，实现桥梁结构健康监测的自动化和智能化。
通过这些努力，将为保障桥梁安全、提升交通运行效率做出重要贡献。
二、大数据背景下的桥梁结构健康监测技术现状随着信息技术的飞速发展，大数据已经渗透到社会的各个领域，包括桥梁结构健康监测。
在大数据背景下，桥梁结构健康监测技术正在经历一场深刻的变革。
大数据技术的应用使得桥梁结构健康监测数据的采集和处理能力得到极大提升。
传统的监测方法主要依赖人工巡检和定点传感器，数据采集效率和精度有限。
而现在，通过物联网技术，可以实现对桥梁结构的全方位、实时、高精度监测。
同时，云计算技术的发展也为海量数据的存储和处理提供了可能。
城市市政道桥健康监测关键技术研究
０前言 ．
布设安装 。 又对埋设部位的材料性能 和力 学参数影响小 ． 实现
具有灵敏 、 可靠 、 用寿命长等优点 。其实 际应用于 使 市政道桥建设与人 民 Ｅ常生活紧密相连 ．它是 人们交通 无损埋设 ； ｌ 结构检测及损坏检测 、 实验应力分析 、 系统 和服 务设 施的管理 出行安全的重要设施之一 在一些城市中 ． 道桥倒塌事故频频 工程结构中应力 、 裂缝 、 温 发生 ． 直接威胁着人们 的生命财产安全。城市道路桥梁在运行 及其控制 。工程结构健康监测 范围 ： 压力 、 形 、 变 腐蚀 及其 相关信 息等 ， 建筑 系统 的管理及 控 阶段 的风险评价 ， 引起政府及 广大 市民的高度关 注 ， 因此 ， 要 度 、 光纤 网络一是起到传感器 的作用 ， 二是起到信 息传输 网络 建立健全 城市市政 道路 桥梁风 险评价基础性 资料数 据库 、 事 制 ： 包 故数据库及灾害实例数据库等 ． 防范 以未然 下面在道路桥梁 的作 用 在 混 凝 土 中埋 入 式 的 光纤 传 感 器 应 用 ． 括 混 凝 土 在 工程建设 中就市政道桥健康监测关键技 术进行分析总结并探 养 护期 的热应 变及温 度监 测 、结构 内部应变监 测以及裂缝监 讨 结止到 ２ ０ ０ ０年． 就深圳 市而言 已建成城市桥梁 ３ 座 。在 测 等 为混凝土结构 的内部状态的实时进行元 损监 测提供信 ０ 保障 了结构的安全监测和整体性评 价及维护 ． 利于对结构 对此 ３ ０座城市桥 梁的检测 中发现其 中有 ２ ７座桥梁有不 同程 息 ． 设计进行准确的评价 因此 ， 对城市市政道路桥梁的结构健康 度的问题 出现。这些问题桥梁成为城市交通的重 大隐患之一。 在对市政道路桥梁重大事故鉴定结果 中发现 ．许多桥梁 由于 状 态监测可以通 过基 于布里渊散射 的分布 式光纤温度与应变 养护不利产生结构 的安全性能 、 耐久性能 以及许多路 面 、 桥梁 监 测技术 或者 基 于光纤光 栅 的准分 布室 温度 和压力 监 测技 结构 中存在的裂缝年久失修 ． 成道路桥梁的断裂 、 造 垮塌等现 术 。 目前 的检测光纤优点很多 。 传感器 的光信号作为载体 ． 光纤 为媒 质 ． 光纤 的纤芯材料 象 给人们的安全埋下 了隐患 为二氧化硅 ， 因此 ， 该传感 器具 有耐腐蚀 ， 抗电磁干扰 ， 防雷击 １市政道 桥风 险评 价现 状 ． 属本质安全 ： 而且 光纤本 身轻 细纤柔 ． 光纤传感器 的 在 国 内市 政 道 桥 风 险 评 价 研 究 起 步 较 晚 ．经社 会 各 个 方 等特 点 ， 重 不 而 面的积极 努力初 见成效 并广泛 应用 于大 型道 路桥 梁工 程之 体 积 小 。 量 轻 ， 仅 便 于 布 设 安 装 ． 且 对 埋 设 部 位 的材 料 性 能和力学参数影 响甚小 ． 实现无损埋设 ： 能 灵敏度 高 ， 可靠 中 。在 一 些 重 大 工 程 项 目的 风 险 管 理 中 ， 用 了保 险公 司 、 采 保 性好 ， 使用寿命长 。其应用可分 为三个 方面 ： 构检测和损坏 结 险中介机构 的防损技术 ． 可预见的风险划分为 自然风险 、 将 意 实验应力分析 ： 系统 和服务设施的管理和控制 。 外事故风险两种 ． 提出相应 的风险管理措施 ． 且 把未来的风险 检测 ： 以往采 用单点监测 方法 ． 测点 少 ． 成果不 直观 ， 需要 通过 损失降低到最低 。多年来 ， 虽然积累了一些城市道路桥梁风险 分 析才 能最终 了解现场 的情况 。这种传统 的单 点监测方法不 评估 的经验 ．但还没有一套完整 的道路桥 梁全生命 周期 的风 费时 、 费钱 ， 而且效果也不理 想。因此 ， 对于城市市政 险评估机制。如在大型建 筑结构 中使用探伤技术 ： 完善的城市 仅 费工 、 可 基 道路桥梁安全监测体系 ：究其原 因是虽然 道路 桥梁结构 的安 道路桥梁 的结构健康状态监测 ， 以通过 下面的两种方案 ： 全 问题受到重视 ． 但结 构的耐久性却 被忽视 ． 正是 由于看似不 于 布里 渊散 射 的分 布 式 光 纤 温 度 与 应 变 监 测 技 术 、基 于 光 纤 起 眼的小 问题潜伏着不安全 的大 隐患 ．直接影响着城市交通 光栅 的准分 布室 温度 和压 力监测技术 市政道 桥健 康监测系 安全 以及减少道路桥梁结构 的使用 寿命 总而言之造成 以上 统 部署传感 系统 ：包 括多种类型 的传感器及相 应的信号放大 可技术 Ｔ ｃｎ ｇ 叠完成城市市政道桥在运营 ｅｈ Ｉ Ｙ 现象 的主要原 因是 由于城市道路桥梁风 险评 价的基础性工作 和接收装置 ． 时对各种动态 响应 、环境 状态 、荷载等信号 的检测 及转换功 薄弱 。 一方面 由于缺乏有效 的风险评 价的基础数据 资料 ． 另一 方 面由于事故发生后处理及评估结果不及 时 在 国外对市政 能 传感器 的布设应该在 广泛征求专家和桥管处 工作人员意 经过多次模拟试验 ． 确定 的监测 内容 及测点布置是 道桥风险评估分析有许多经验可 以借 鉴 对道 路桥梁风险进 见 的同时 ． 行评估方法有 ： 层次分析法 、 蒙特卡罗模拟法 、ｉ ｃｍ模型和影响 最优 的方案 。信号采集 与处 理系统 ：将所有 的信号 分为振动 位移 类 、 变／ 应 应力 类 、 载环境类 等 ， 荷 由上述 几类控 机系 图法及调查打分法等理论方法。评估技术有 ： 利用先进 的测试 类 、 统分别完成各类信号 的采 集与分析处理 ．并 与服务器组成局 传感器和监测技术手段 。在传统检测技术 基础上新型传感技 实 主要 以设计文件 、 现场监测数 术更智能 、 更精确 、 更稳定 、 小尺寸且可远程控制 。在 全球 目前 域 网。 现数据共享 。评估系统 ： 相关 的规 范及标准 、 城市市 政道桥多年运营 以及管理 维护 有一些大跨度桥梁及关键的市政道路 已设计或安装 了长期的 据 、 利用监测 到的结构特性参数 健康监测系统 。安装城市市政道路桥梁健康监 测系统其 的 目 方面的信息为依据 。
特大型双塔双层斜拉桥的健康监测系统关键技术研究
特大型双塔双层斜拉桥的健康监测系统关键技术研究摘要: 详细介绍特大型斜拉桥健康监测系统的体系结构、数据库、结构损伤预警系统、系统模型、模态分析等。
结合闵浦大桥实际传感器数据，同人工检测数据进行比较分析，对海量数据进行汇总评估，并以此对大桥模型进行修正、优化，从而指导大桥的养护维修。
关键词: 大跨桥梁、健康监测系统、建模、数据评估、损伤预警中图分类号：k928.78 文献标识码：a 文章编号：引言大桥健康监测系统是反映桥梁结构受力变形状况的晴雨表, 主要对主塔位移、跨中挠度、索力、环境温度、风速、桥梁静动态响应、钢结构疲劳、桥墩沉降、桥面变形等进行实时监测。
重点对结构的关键参数如墩、塔的沉降位移、跨中挠度等重要管养指标进行监测, 以便确保结构安全受控。
工程概况闵浦大桥工程为s32高速公路在闵行区跨越黄浦江的重要节点工程，是目前世界上同类型桥梁中跨度最大、桥面最宽、车道数最多的双层双塔双索面公路斜拉桥。
主桥全长1212m，主跨708m，边跨设置四个桥墩，其跨径布置为4×63m+708m+4×63m=1212m，上层为设计速度120km/h的8车道高速公路，宽44m；下层为设计速度60km/h的6车道二级公路，宽30m。
主桥横截面呈倒梯形。
边跨主梁为正交异性板梁结合钢桁梁，中跨主梁为全钢结构。
健康检测系统概况闵浦大桥健康监测系统通过测量反映大桥环境激励和结构响应状态的信息，实时、定期监测大桥结构的工作性能，定时、定量地评价大桥结构的健康状态，以保证上海闵浦大桥的安全运营，为大桥的养护、维修提供科学依据。
（一）系统布置传感器系统：通过传感器来记录结构响应，以模拟或数字信号反馈给数据采集系统。
数据采集与传输系统：通过调理采集设备采集传感器系统的模拟或数字信号，并实时传输到数据处理与控制系统；数据处理和控制系统：实时接收并处理工作站系统采集的数据，并对原始数据和处理后数据进行显示；结构健康评估系统：标准化传感器监测及人工巡检的各类数据，进行统一的数据处理、结构状态评估及预警。
桥梁结构安全评估与健康监测技术研究
桥梁结构安全评估与健康监测技术研究第一章：引言近年来，随着经济的快速发展和人们对基础设施建设的不断需求，桥梁作为连接城市和交通的重要结构扮演着举足轻重的角色。
但长期以来，桥梁结构的安全隐患和健康状态一直是令人关注的问题。
为了确保桥梁的使用安全和延长其寿命，桥梁结构安全评估与健康监测技术的研究日益受到重视。
第二章：桥梁结构安全评估技术2.1 全面评估方法通过全面评估方法，可以对桥梁的结构性能、荷载能力、疲劳损伤等进行综合评估，为桥梁的设计、维护和管理提供科学依据。
其中，结构健康监测系统的设计和布置可以提供重要的数据支持。
2.2 结构强度与稳定性评估为了确保桥梁的结构稳定性和承载能力，需要在设计、施工和使用过程中进行强度与稳定性评估。
通过使用非破坏性测试技术、有限元分析等方法，可以对桥梁结构进行可靠的评估。
第三章：桥梁健康监测技术3.1 结构健康监测系统桥梁结构健康监测系统是实现桥梁结构安全管理的重要手段。
通过搭载传感器网络、数据采集与处理系统，能够实时监测桥梁的结构状况。
3.2 桥梁应变监测技术应变监测技术能够从微小的应变变化中获取桥梁的结构信息，并对结构疲劳、载荷状态等进行评估。
例如，应变传感器和光纤传感器等技术的应用，可以实现对桥梁结构应变的实时监测。
第四章：桥梁结构安全评估与健康监测技术研究案例4.1 X大桥结构安全评估以X大桥为例，结合全面评估方法和结构健康监测系统，对桥梁的安全性能进行科学评估。
通过数据分析，并对可能的风险进行预判，以确保桥梁的安全运营。
4.2 Y高速公路桥梁健康监测针对Y高速公路上的桥梁，利用应变监测技术实时监测桥梁的应变变化，并对结构健康状态进行分析。
根据监测结果，及时采取措施保障桥梁的正常使用。
第五章：桥梁结构安全评估与健康监测技术的未来发展5.1 人工智能技术在桥梁安全评估与健康监测中的应用随着人工智能技术的不断发展，其在桥梁安全评估与健康监测领域的应用将有望得到进一步扩展。
公路桥梁结构健康监测技术
公路桥梁结构健康监测技术在现代交通体系中，公路桥梁扮演着至关重要的角色，它们是连接各地、促进经济发展和人员往来的关键基础设施。
然而，随着时间的推移、交通流量的增长以及环境因素的影响，公路桥梁的结构可能会出现各种问题，从而影响其安全性和可靠性。
为了确保公路桥梁的长期稳定运行，保障人民生命财产安全，公路桥梁结构健康监测技术应运而生。
公路桥梁结构健康监测技术是一种通过对桥梁结构的各种参数进行实时监测和分析，以评估其健康状况和安全性的技术手段。
它就像是桥梁的“私人医生”，能够及时发现潜在的问题，并为桥梁的维护和管理提供科学依据。
这项技术通常涉及多个学科领域的知识，包括结构工程、传感器技术、信号处理、数据分析和计算机科学等。
监测系统一般由传感器网络、数据采集与传输系统、数据分析与处理系统以及评估与预警系统等部分组成。
传感器是监测系统的“触角”，它们能够感知桥梁结构的各种物理量，如应变、位移、加速度、温度、湿度等。
常见的传感器类型包括应变片、位移传感器、加速度传感器、光纤传感器等。
这些传感器被安装在桥梁的关键部位，如桥墩、桥台、主梁等，以获取最具代表性的数据。
数据采集与传输系统负责将传感器采集到的数据实时传输到数据中心。
在这个过程中，需要确保数据的准确性、完整性和及时性。
为了实现这一点，通常会采用有线或无线的通信方式，如以太网、蓝牙、Zigbee 等。
数据分析与处理系统是整个监测技术的“大脑”。
它对采集到的数据进行处理和分析，以提取有用的信息。
这包括去除噪声、数据滤波、特征提取、趋势分析等。
通过对这些数据的深入挖掘，可以了解桥梁结构的工作状态，发现异常情况，并评估其性能的变化趋势。
评估与预警系统则根据数据分析的结果，对桥梁的健康状况进行评估，并在发现异常情况时及时发出预警。
预警信息可以通过短信、邮件、声光报警等方式传达给相关人员，以便采取相应的措施，如限制交通、进行紧急维修等。
公路桥梁结构健康监测技术的应用具有多方面的重要意义。
结构健康监测--珍岛大桥
Imote2结构健康监测在美国，仅民用基础设施的投资大约为20万亿美元，在大多数工业化国家中，民用基础设施的投入占GDP的8%-15%之间；近几年，基础设施如桥梁，高速公路和建筑物等的老化也引起了美国国内许多人的关注。
然而对建筑物的实时连续监测技术的实现有助于降低维护和检修成本，保证公众的安全。
桥梁在公路网络建设中，占用了建设资金的很大一部分，同时也是整个公路系统的安全和功能方面的关键因素。
桥梁信息管理系统需要在保证桥梁安全的同时为市民提供及时的交通信息。
传统依赖于人工的监测只能偶尔为之，耗费大量金钱，而且并不那么可靠。
近年来，人们极大地关注发展结构健康监测战略，以增强安全和主要目标可靠性，减少维护和检查费用。
伊利诺伊结构健康监测项目（ISHMP），以伊利诺伊大学香槟分校（UIUC）为基地，正在努力开发一种廉价，可靠的持续监测系统，该监测系统使用密集的无线传感器网络阵列。
研究人员设计，开发，生产和测试了传感器用来采集结构健康监测所需的高保真数据，另外还有应用于智能传感器平台可定制的软件框架。
传感器和软件系统可以为广大的土木工程师所用，而不需要额外的计算机知识。
Memsic的Imote2无线传感器节点引起了研究人员的注意，他们认为这是唯一可以满足结构健康监测高数据吞吐要求的商用无线传感器平台。
Imote2强大的处理器和板载的大内存使其脱颖而出，可以实现动态结构健康监测的高采样率。
此外Imote2配备了低功耗的X-Scale处理器（PXA271），拥有256KB的RAM，32MB的SDRAM，和32MB的flash。
结构健康监测传感器板（ISM400）专门为结构健康监测设计并授权给Memsic生产并商业化。
该传感器板提供用户可设置的采样率和滤波器，除了提供低频(DC-20Hz)的滤波，其中的抗混叠滤波功能可以为建筑物损伤监测的高频（高达500Hz）监测提供分析。
传感器板通过SPI和I2C接口与Imote2连接，配备有振动测量的3轴加速度计，一个通用模拟输入，和数字的温湿度，光照传感器。
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关键词：公铁两用桥梁；结构健康监测；小波分析；参数识别；模型修正；疲劳可靠性分析 中图分类号：Ｕ４４６ 文献标识码ｉ
Ａ
在分析国内外桥梁结构健康监测研究现状的基 础上，以南京长江大桥为工程背景，对既有铁路桥 梁结构健康监测的系统建设、实时信号分析处理、 参数识别、模型修正和结构疲劳损伤分析等关键问 题进行研究。具体研究内容和取得的成果如下。 以南京长江大桥为例，建立大型既有公铁两用 桥结构健康监测系统。基于Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ和ＭＡＴ— ＬＡＢ平台，自主开发主控软件和实时数据分析处 理专用软件，建立大桥结构健康监测专门数据库， 实现主要振动信号由列车过桥触发采集和实时分 析、不同子系统的融合与连接。 利用小波分析理论，对大型桥梁结构健康监测 信号进行多尺度分解，得到信号在不同尺度空间的 描述。从Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ指数出发，分析小波去噪的原 理，实现实时监测信号的噪声剔除。同时利用小波 包对监测信号进行分解，得到监测信号能量分布特 征向量。分析特征向量可知，正常情况下各种列车 过桥时信号能量特征向量分布基本一致，有列车过 桥时的信号能量在第１低频段（Ｏ～３．１２５ Ｈｚ）较 大，无列车通过时的信号能量则在第２低频段
ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｕｎｄｅｒ ａｍｂｉｅｎｔ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃ— ｔｕｒａｌ ｍｏｄａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ａｆｔｅｒ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ Ｍｏｄａｌ Ｄｅ－
ｄａｔａｂａｓｅ ｆｏｒ
ｌａｒｇｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ
ｅｓｔａｂ—
ｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌｓ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｔｒｉｇ—
ｃａｎ
ｔｕｒａｌ ｈｅａｌｔｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ＳＨＭ ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｌｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｓｐａｃｉａｌ ｓｃａｌｅｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｔｏ
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ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｇａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ １ｉｋｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｄｅ—
ｇｒｅｅ－ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａ— ｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ｎｏｎ－ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ
Ｌｉｐｓｃｈｉｔｚ ｉＳ
ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ Ｙａｎｇｔｚｅ
Байду номын сангаас
ｉｓ ｂｉｇｇｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ（Ｏ～３．１２５
ＳＨＭ
ａｒｅ
ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ Ｎａｎｊｉｎｇ
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｈｚ）ｗｉｔｈ ｔｒａｉｎ ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ，Ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ
第２ ９卷，第４期 ２ ０ ０ ８年７月
文章编号：１００１—４６３２（２００８）０４—０１３８－０３ ・博士学位论文摘要・
中
国
ＣＨＩＮＡ
铁 道 ＲＡＩＬＷＡＹ
科
学
Ｖ０１．２９
Ｎｏ．４
ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｊｕｌｙ，２００８
南京长江大桥结构健康监测及其关键技术研究
何旭辉，陈政清（博导），黄方林（博导）
（中南大学土木建筑学院，湖南长沙４１００７５）
万 方数据
１４０
中国铁道科学
Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ
第２９卷 Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（ＬＥＦＭ）
ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｅｌｅｍｅｎｔ（ＦＥ）ｍｏｄｅｌ
ｕｐｄａｔｉｎｇ
ａｎｄ Ｌｉｎｅａｒ—Ｅｌａｓｔｉｃ Ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｅｔｈｏｄｓ
ａｒｅ
ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｕｐｄａｔｅｄ ｂｙ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅ— ｔｅｒｓ．ａｎｄ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｎａｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ｒａｉｌ—ｃｕｍ－ｒｏａｄ ｂｒｉｄｇｅ
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ｎｏｎ－ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ
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ｓｉｇｎａｌｓ
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ｏｎ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ Ｔａｋｉｎｇ ＮＹＲＢ
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ｆｏｌｌｏｗｓ． ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ
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ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｅ
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ｌｅｔ ｐａｃｋｅｔｓ．Ｔｈｅ ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉ— ｃａｔｅ，ｔｈｅ ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ｅｎｅｒｇｙ
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（ＦＴ）ａｎｄ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＷＴ）．
平比较低。
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｈｅａｌｔｈ
Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｎａｎｊ ｉｎｇ
Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｈ．Ｄ．Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ）
ＨＥ Ｘｕｈｕｉ，ＣＨＥＮ Ｚｈｅｎｇｑｉｎｇ（Ｄｏｃｔｏｒ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ）， ＨＵＡＮＧ Ｆａｎｇｌｉｎ（Ｄｏｃｔｏｒ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ）
ｈｅａｌｔｈ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｒａｉｌ－－ｃｕｒｅ。。ｒｏａｄ ｂｒｉｄｇｅ ｉＳ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
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Ｖｉｓｕａｌ
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ＭＡＴＬＡＢ ｐｌａｔｆｏｒｌＴｌ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｓｉｇｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｒｏｇｒａｍ
ｇｅｒｅｄ ｂｙ
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ｔｒａｉｎ ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｓｉｇ—
ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ（ＥＭＤ）ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｆｒｅｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｎａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｉｎｏｓｃｕｌａｔｉｎｇ
ａｒｅ
ｉｎｄｅｘ，ｔｈｅ
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｗａｖｅｌｅｔ ａｎｔｉ—ｎｏｉｓｅ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ
ｎｏｉｓｅ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．ｔｈｅ ｅｉｇｅｎｖｅｃｔｏｒ ｏｆ
收稿日期：２００７－０２—１２；修订日期：２００８—０２—２８ 基金项目：铁道部重点资助项目（２００ｌＧ０２５） 作者简介：何旭辉（１９７５一），男，贵州遵义人，副教授，博士。
万 方数据
第４期
博士学位论文摘要
１３９
概率。结果表明南京长江大桥主要杆件的疲劳损伤 度和失效概率非常低，原因是该桥杆件活载应力水
（３．１２５～６．２５ Ｈｚ）较大。
振动响应组成。结构模态响应应用ＲＤＴ即可得到 自由振动响应，再应用与多自由度系统参数识别类 似的方法便可求得系统模态频率及阻尼比。采用 ＭＡＴＬＡＢ程序语言编制非平稳信号参数识别专用 程序，并应用于南京长江大桥结构前几阶自振频 率、模态阻尼比的识别，通过与傅立叶变换（ＦＴ） 和小波变换（ＷＴ）识别结果比较，证明了该方法 的有效性。 提出以结构设计参数为修改参数，以结构自振 特性为目标函数，以结构应力时程响应为验证参数 的有限元模型修正方法，对南京长江大桥有限元模 型进行修正。利用修正后的模型计算理论应力时程 曲线，并与实测应力时程曲线进行比较。结果表 明：两者相关系数最小为０．７６３，最大值相对误差 为２．４９％，两者较为吻合；修正后的模型可作为 表征大桥结构目前状况的有限元“基准”模型。 分析铁路老龄铆接钢桁梁桥疲劳性能及疲劳寿 命的既有评估方法，基于ＭＡＴＬＡＢ平台，编制实 时雨流计数和结构疲劳损伤可靠性分析程序。依据 可靠度理论，推导基于Ｓ＿Ｎ曲线和线弹性断裂力 学（ＬＥＦＭ）方法的结构疲劳破坏极限状态方程， 对方程中各随机变量进行分析。对比２种方法的结 构疲劳可靠性分析结果，表明２种方法均可用于老 龄铆接钢桥的疲劳可靠性评估；由于ＬＥＦＭ方法 反映了结构杆件的裂纹信息，而裂纹又是结构疲劳 破坏的主要因素，因此更具说服力，但需要解决裂 纹尺寸的无损检测问题。采用改进的一次二阶矩 （ＡＳＭ）法和Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法，分析南京长江大 桥各主要杆件的疲劳损伤、可靠度指标和疲劳失效
ｅｎｔｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｉｎｇ ｓｐｅｃｉａｌ
ａｒｅ
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ｉｎｄｅｐｅｎｄ—
ｗｉｔｈ ｒａｎｄｏｍ ｄｅｃｒｅｍｅｎｔ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（ＲＤＴ），ａ ｎｅｗ
ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｈｅａｌｔｈ ｍｏｎｉｔｏ—
ａ
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｏｄａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
Ｔｈｅ Ｈｉｌｂｅｒｔ－Ｈｕａｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＨＨＴ）ｉｓ ｆｉｔｔｅｒ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ ｎｏｎ－ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａ— ｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｉｏｎａｒｙ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ
ｎｏｎ－ｓｔａ—
（３．１２５～６．２５ Ｈｚ）ｗｉｔｈｏｕｔ
ｂｒｉｄｇｅ．
ｔｒａｉｎ
ｐａｓｓｉｎｇ
ｔｈｅ