连续刚构桥健康监测系统概述

连续刚构桥健康监测系统概述
作者：陆松
来源：《科技创新与应用》2015年第07期
摘要：由于桥梁结构长期暴露在空气中，在荷载作用下结构的使用性能会发生退化和损伤。

为了了解和掌握这种进程，桥梁健康监测系统便应运而生。

文章将对桥梁健康监测系统的现状和目前存在的问题进行简单的讨论。

关键词：健康监测；损伤；进程
桥梁在通车运营过程中，由于受到气候条件、车辆荷载等不利因素的影响，材料与空气中的各种化学元素接触进而使其发生腐蚀和老化现象，并且在长期的反复荷载作用下，桥梁结构的强度和刚度也会随着时间的推移而下降，致使发生交通事故和降低桥梁使用年限的几率上升，因此，对运营中的大跨度桥梁进行健康监测势在必行。

1 桥梁健康监测系统概述
桥梁健康监测就是通过对桥梁结构进行无损检测，实时监控结构的整体行为，对结构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评估，为大桥在特殊气候、特殊交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁的维修、养护与管理决策提供依据和指导[1]。

传统的桥梁健康监测是采用便携式检测仪器对桥梁进行经常性、定期性和特殊性检查来采集桥梁的结构参数，然后再对参数进行分析，进而得到桥梁的技术状态。

但是，这种方法的适用性很低，而且评估出来的结果可信度很低，同时也存在以下几方面的问题：（1）投入多，效果差；（2）检测人员的技术水平对检测结果的影响较大；（3）以单个构件的技术状态对整个结构进行评估；（4）影响交通。

2 桥梁健康监测内容
（1）荷载监测。

包括风、地震、温度、交通荷载、声荷载等。

所使用的传感器有：风速仪、温度计、动态地称、强震仪、摄像机等。

（2）线形监测。

监测桥梁各部位的静态位置、动态位置、沉降、倾斜、线形变化、位移、裂纹、斑点、凹坑等。

所使用的传感器有：位移计、倾角仪、GPS、电子测距器（EDM）、数字像机等。

（3）强度监测。

监测桥梁的应变、应力、动力反应（频率模态）等。

所使用的传感器有：应变仪、加速度计。

（4）振动监测。

监测结构的振动、冲击及模态参数等。

（5）非结构部件及辅助设施。

监测支座、振动控制设施等。

对于不同的监测对象，由于影响其工作性能的控制因素不同，所以监测的物理参数各不相同。

同一物理参数对不同的结构又具有不同的灵敏度，所以效果也不同。

因此，桥梁结构健康
监测中监测对象的选择是至关重要的一步。

通常对于大型桥梁结构而言，常以振动监测、荷载监测、强度监测和线形监测为主要目标，且通常选择灵敏度高的特征参数或几种参数联合使用作为监测对象。

3 桥梁健康监测工工程实际中的应用
重庆市轨道交通三号线南延伸段箭滩河大桥为65m+100m+65m三跨预应力混凝土连续刚
构桥，总长230m。

单轨车辆设计荷载：八节编组，轴重P=110kN。

箭滩河大桥健康监测系统主要有三部分组成：应力监测、温度监测、梁体振动加速度监测。

应力监测共计11个断面（见图1），分别为边跨跨中、中跨跨中、主梁根部截面和支座
截面，全桥合计68个应力测点。

文章选择2013年7月29日连续观测的数据进行分析（见表1）。

从表1中看出，在不同时间测出的应变数据随机性较大，但换算出来的应力均比较小。

应变计安装在箱梁内部，虽然夜间大气温度较低，但是由于内部通风较差，温度仍然较高。

4桥梁健康监测系统存在的问题
尽管桥梁健康监测系统是一个正在逐渐被学术界和工程界广泛接受并应用的新课题，但在目前的实际工程应用实践中，尚存在一些比较普遍的问题：
（1）缺乏统一标准，系统规模差异性较大；（2）传感器选型与布设合理性有待商榷；（3）健康监测系统本身的使用寿命难以得到保证；（4）环境影响及测量噪声难以完全消除，降低了监测数据的可靠性；（5）有些大桥的健康监测系统获取了海量数据，分析人员缺乏足够的桥梁知识，造成数据灾难；（6）桥梁健康状况评价体系不完备；（7）理论与实践及相关系统的有机结合需要加强。

5 工程照片（见图2）
参考文献
[1]同济大学桥梁工程系.苏通大桥健康监测系统初步设计研究[R].研究报告，上海同济大学.。