橋梁結構健康監(jiān)測的概念

        交通是社會的經濟命脈，橋梁是交通的咽喉，交通不暢會制約社會的經濟發(fā)展，所以保障橋梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至關重要。為保證橋梁安全運行、避免嚴重事故發(fā)生，對橋梁結構進行健康監(jiān)測應運而生，橋梁結構健康監(jiān)測是以科學的監(jiān)測理論與方法為基礎，采用各種適宜的檢驗、檢測手段獲取數據，為橋梁結構設計方法、計算假定、結構模型分析提供驗證；對結構的主要性能指標和特性進行分析，及早預見、發(fā)現和處理橋梁結構安全隱患和耐久性缺陷，診斷結構突發(fā)和累計損傷發(fā)生位置與程度，并對發(fā)生后果的可能性進行判斷與預測。

       通過對橋梁結構健康狀態(tài)的監(jiān)測與評估，為橋梁在各種氣候、交通條件下和橋梁運營狀況異常時發(fā)出預警信號，為橋梁維護、維修與管理措施提供依據，并通過及時采取措施達到防止橋梁坍塌、局部破壞，保障和延長橋梁的使用壽命的目的。

橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)

檢測內容

        數據采集與測量的內容主要為：變形（沉降、位移、傾斜）、應力、動力特性、溫度、外觀檢測等。

變形監(jiān)測

        采取適宜的測量手段，對橋梁主體結構關鍵部位的沉降、位移、傾斜量進行監(jiān)測。常用監(jiān)測變形的方法有：導線測量法、幾何水準測量法、GPS測定三維位移量法、自動極坐標實時差分測量法和自動全站儀三維坐標非接觸量測等。

應力監(jiān)測

       橋梁運營狀態(tài)中主體結構的應力變化是由于主體結構的外部條件和內部狀態(tài)變化引起的。外部條件主要有動荷載、氣候、侵蝕、撞擊和其他突發(fā)事件的作用等，而內部狀態(tài)有混凝土的收縮徐變、溫度變化及預應力損失等。應力監(jiān)測數據可以定量性地反映出橋梁主體結構的內應力變化和性能變化情況。

動力特性監(jiān)測

       橋梁結構的動力特性與橋梁結構的剛度、質量、阻尼值及其分布有關，動力監(jiān)測是在橋面無任何交通荷載以及橋址附近無規(guī)則振源的條件下進行，主要對橋梁結構由橋址處風荷載、水流等隨機荷載激振引起的微小振動響應進行測定。檢測項目主要為：主體結構的自振頻率、振型等。橋梁結構動力檢測方法主要有:固有頻率、應變模態(tài)、模態(tài)置信度判據、柔度矩陣、小波分析、遺傳算法等。

溫度監(jiān)測

       通過對整橋溫度場的監(jiān)測，可以設法消除溫度變化對某些監(jiān)測過程或傳感器本身的測量精度的影響；可以了解橋梁結構在某種溫度場下的結構變形、內力變化等情況。

表觀檢測

       表觀檢測的主要內容為：橋梁混凝土裂縫、強度、碳化深度、外觀質量檢測、鋼梁及金屬結構外觀及腐蝕檢測及支座、橋面鋪裝、伸縮縫、錨端連接等部位、部件的損壞情況觀察等。

其他監(jiān)測項目

      新方法、新儀器、新設備、新理論應用監(jiān)測；

      規(guī)范等改變導致橋梁使用等級改變的結構監(jiān)測；

      為獲取監(jiān)測數據而設置的傳感元器件和配備的儀表、設備、裝置的校準性監(jiān)測等；

數據傳輸

       穩(wěn)定可靠的數據采集和傳輸對于保證監(jiān)測系統(tǒng)的長期運行有著重要意義，同時是獲取有效、可靠的監(jiān)測數據的前提，要注重并做好以下幾項關鍵性工作：

       數據采傳輸的同步是橋梁結構監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵性技術問題，是數據處理、分析和橋梁健康評估的基本前提條件。做到撓度、振動等子系統(tǒng)各點采集的時間同步性尤為重要。

       關于數據采集節(jié)點設備和傳輸鏈路的合理配置與優(yōu)化。影響數據采集節(jié)點設備和傳輸鏈路可靠性的因素相當復雜，必須研究設計重點考慮系統(tǒng)合理的配置和優(yōu)化。

      關于系統(tǒng)數據采集過程中單點故障問題。系統(tǒng)需要具有單點故障不影響控制網絡其他部分的功能。2.2.4 關于檢測系統(tǒng)自身故障的自檢與報警。系統(tǒng)能夠識別和檢查出傳感器故障、電流回路泄漏、對不可信信號電平的捕獲和子系統(tǒng)故障等，并能在系統(tǒng)主機上給出相應的報警信息。      

     關于數據可靠性檢驗的問題。系統(tǒng)具有能夠對所監(jiān)測數據進行自檢、互檢和標定的功能，是保障原始數據可靠性的重要手段。關于實現遠程監(jiān)控的問題。通過因特網技術可以使橋梁管理者或橋梁專家在異地對系統(tǒng)實現遠程監(jiān)控和數據分析，是橋梁結構健康監(jiān)測系統(tǒng)的新需求。

數據分析處理和控制

       數據分析處理與控制是指對獲得的數據信息進行收集、整理、加工、存貯及傳播等一系列活動的總和。它的基本環(huán)節(jié)是進行數據的組織、存貯、檢查和維護等工作。這些工作是數據處理的中心問題，一般稱之為數據管理。二十世紀六、七十年代以來，數據管理技術提高到了數據庫階段，計算機中的數據及數據的管理統(tǒng)一的由數據庫系統(tǒng)來完成。數據庫系統(tǒng)的目標是：解決數據冗余問題；實現數據獨立性；實現數據共享；并解決由于數據共享而帶來的數據完整性、安全性及并發(fā)控制等一系列問題。