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桥梁结构健康监测
2021年11月26日

桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状况的监控与评估,为桥梁在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况异常严重时发出预警信号,为桥梁的维护维修和管理决策提供依据与指导。然而,桥梁结构健康监测不仅是为了结构状态监控和评估,其信息反馈于结构设计的更深远的意义在于,结构设计方法与相应的规范标准等可能得到改进。再有就是桥梁健康监测带来的不仅仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思,还可能并应该成为桥梁研究的“现场实验室”。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机。由运营中的桥梁结构与其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充,还可以提供有关结构行为和环境规律的最真实是信息。因此,桥梁健康监测不只是传统桥梁检测加结构评估新技术,而且被赋予了结构监控与评估、设计验证和研究与发展三方面的意义。

近年来,通信网络、信号处理、人工智能等技术的不断发展加速了桥梁监测系统的实用化进程。业界纷纷着手研究和开发各种灵活、高效、廉价、并且不影响桥梁结构正常使用的长期实施监测方法或技术。桥梁健康监测系统的部署和应用不单单具有重要的现实意义,还具有重要的研究价值,在推动和发展智能化、数字化和信息化桥梁工程中起到了积极的作用。

系统设计:健康监测系统分成三个等级,即长期在线自动健康监测系统、定期离线健康监测系统和定期养护健康检测系统。长期在线自动健康监测系统是最高等级的健康监测系统,该系统适合于在特大跨径复杂桥梁结构和具有重大战略意义的关键桥梁上使用。该等级的桥梁健康监测系统具有如下的特点:传感器长期布设在桥梁上,并通过相应技术连接在一起,构成传感器子系统。各传感器的数据采集通过健康监测系统中心控制系统动态实时的下达采集指令,触发传感器的开关,实现数据采集。采集的数据经系统的数据通信系统直接自动进入健康监测中央数据库。桥梁管理部门和客户可以通过网络远程访问中央数据库并进行健康诊断。目前此类系统,传感器数据采集及中央数据库等各子系统的连接还是通过数据线的连接。随着无线传感器技术的研制,无线健康监测系统有望实现。定期离线健康监测系统是长期在线自动监测系统的一种简化,最大的区别是定期离线健康监测系统的数据采集和管理是离线的、人工的。与长期在线自动健康监测系统相比,该系统省掉了数据的自动采集设备和软件,无需大量的数据线并避免了数据的长距离传输带来的数据精度的损失。该系统投资额度相对小,适合于一般重要的桥梁。而且,该系统在以后如果需要的话,可以直接升级为长期在线自动健康监测系统。定期养护健康检测系统适合于一般桥梁和对整个路线沿线的所有桥梁的健康监测,该系统的功能和性质接近于一般桥梁的养护管理,可以这样描述:桥梁管理部门购置相应的桥梁检测设备,包括传感器及其相应的数据采集和处理软件、桥梁健康诊断软件。这些设备都存放于实验室,不长期固定在桥梁上。桥梁管理部门定期的利用这些设备对所辖桥梁进行健康检测。该系统最大的优点是可以监测多个桥梁的健康状况,同时设备容易维护、更换和更新。

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