一、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)行業(yè)相關(guān)定義
橋梁健康監(jiān)測的基本內(nèi)涵即是通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀況的監(jiān)控與評估，為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營狀況異常嚴(yán)重時(shí)發(fā)出預(yù)警信號，為橋梁的維護(hù)維修和管理決策提供依據(jù)與指導(dǎo)。然而，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測不僅是為了結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控和評估，其信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的更深遠(yuǎn)的意義在于，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等可能得到改進(jìn)。再有就是橋梁健康監(jiān)測帶來的不僅僅是監(jiān)測系統(tǒng)和對某特定橋梁設(shè)計(jì)的反思，還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室”。橋梁健康監(jiān)測為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機(jī)。由運(yùn)營中的橋梁結(jié)構(gòu)與其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充，還可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為和環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)是信息。因此，橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)橋梁檢測加結(jié)構(gòu)評估新技術(shù)，而且被賦予了結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評估、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和研究與發(fā)展三方面的意義。 二、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)行業(yè)基本情況介紹 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測加結(jié)構(gòu)評估技術(shù)，而是被賦予了新的意義，一般來說，橋梁健康監(jiān)測需要達(dá)到如下三個(gè)目的： （1）設(shè)計(jì)驗(yàn)證：通過健康監(jiān)測所獲得的實(shí)際結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜力響應(yīng)驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算理論與結(jié)果； （2）支持養(yǎng)護(hù)管理決策：結(jié)合結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估和損傷識別理論對健康監(jiān)測所獲得的實(shí)際結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜力響應(yīng)做出技術(shù)判斷，并考慮工程經(jīng)濟(jì)等多方面因素，得到合理的養(yǎng)護(hù)決策； （3）研究發(fā)展：通過健康監(jiān)測所獲得的實(shí)際結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜力響應(yīng)還可為橋梁工程中的未知問題的研究提供契機(jī)，如力學(xué)理論、環(huán)境荷載的建模和控制與評估技術(shù)等。 為了實(shí)現(xiàn)上述監(jiān)測目的，健康監(jiān)測系統(tǒng)需要具備如下功能：及時(shí)監(jiān)測，自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境條件和橋梁響應(yīng)并直觀顯示結(jié)果；自動(dòng)預(yù)警，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下反應(yīng)的實(shí)測值與理論值間的關(guān)系，對結(jié)構(gòu)的損傷情況進(jìn)行識別和技術(shù)狀態(tài)評估，并對結(jié)構(gòu)異常緊急預(yù)警；長期連續(xù)監(jiān)測，記錄結(jié)構(gòu)狀態(tài)及長期變化趨勢。
安裝健康監(jiān)測系統(tǒng)的部分橋梁
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三、行業(yè)發(fā)展歷程回顧 隨著我國橋梁技術(shù)在近20年的飛速發(fā)展，我國已建成的大跨徑橋梁超過100多座。大跨徑橋梁的顯著特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)輕柔，跨徑大，超靜定，結(jié)構(gòu)狀態(tài)較難識別。而大跨徑橋梁作為交通系統(tǒng)的核心通道，保障其安全和性能至關(guān)重要。因此，這些橋梁的建設(shè)，也對其建成后的養(yǎng)護(hù)和管理工作提出了更高的要求。由于大跨徑橋梁運(yùn)營期間所面臨的復(fù)雜環(huán)境作用，如爆炸、船撞、重載車流、極端風(fēng)荷載等偶然作用，也有疲勞荷載和可變作用形成的結(jié)構(gòu)耐久問題，需要有行之有效的監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并提出優(yōu)化的、針對性的管理和維護(hù)措施，保證橋梁運(yùn)營性能?；诖?，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 目前，我國已有140余座大橋安裝橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，遍及各種橋型?？偨Y(jié)這些橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)，主要有以下五大特點(diǎn)和發(fā)展趨勢：（1）傳感器多，經(jīng)濟(jì)性顯著。一般而言大跨度橋梁的健康監(jiān)測系統(tǒng)至少由100以上傳感設(shè)備，其造價(jià)占比一般達(dá)到橋梁總造價(jià)的0.5%～1.0%；（2）以橋梁管理和維護(hù)為目的，橋梁監(jiān)測的目的就是獲得橋梁狀態(tài)，以優(yōu)化管理和維護(hù)措施，保障橋梁性能；（3）監(jiān)測系統(tǒng)需具備可更換和可維護(hù)性；（4）監(jiān)測系統(tǒng)開始延伸到施工狀態(tài)，形成施工與運(yùn)營一體化的橋梁監(jiān)測系統(tǒng)；（5）雖然橋梁監(jiān)測可以做到自動(dòng)化和智能化，但對于監(jiān)測結(jié)果的評估，還需要橋梁專家的介入，以準(zhǔn)確評估監(jiān)測結(jié)構(gòu)的真實(shí)性和合理性。
我國部分橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)傳感器
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四、中國橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)行業(yè)存在的問題
從橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用效果來看，建立健康監(jiān)測系統(tǒng)的大橋，基本上能夠?qū)崟r(shí)獲得橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形以及變位等參數(shù)，用以實(shí)時(shí)評估橋梁實(shí)際工作狀態(tài)和預(yù)測橋梁功能變化，給管理部門及時(shí)作出合理維修策略提供重要依據(jù)。有的監(jiān)測系統(tǒng)準(zhǔn)確記錄了大橋經(jīng)歷船撞擊等突發(fā)情況下的響應(yīng)，并判斷出大橋是否因此而損壞，使管理部門作出了準(zhǔn)確而及時(shí)的決策反應(yīng)。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)是一個(gè)正在逐漸被學(xué)術(shù)界和工程界廣泛接受并應(yīng)用的新課題，在目前的實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)踐中，尚存在一些比較普遍的問題： （1）缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)規(guī)模差異性較大，有的系統(tǒng)安裝了上千個(gè)傳感器，有的系統(tǒng)則僅安裝了幾十個(gè)傳感器；
（2）傳感器選型與布設(shè)合理性有待商榷。部分傳感器精度或耐久性不夠，有的測點(diǎn)布置不合理，由于有些橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)并不是由橋梁專業(yè)人員設(shè)計(jì)，或者這些設(shè)計(jì)者缺乏豐富的橋梁檢測與評估經(jīng)驗(yàn)，使得其測點(diǎn)的布設(shè)不甚合理，導(dǎo)致目前橋梁監(jiān)測系統(tǒng)測點(diǎn)布置規(guī)模差異性較大，造成投資浪費(fèi)或關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺失；
（3）健康監(jiān)測系統(tǒng)本身的使用壽命難以得到保證，傳感器壽命和傳輸線路長期使用是否暢通是影響到監(jiān)測系統(tǒng)使用壽命的關(guān)鍵；
（4）環(huán)境影響及測量噪聲難以完全消除，降低了監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。測量"數(shù)據(jù)的不完整性，給分析帶來困難； （5）有些大橋的健康監(jiān)測系統(tǒng)獲取了海量數(shù)據(jù)，但是未有效及時(shí)的處理，分析人員缺乏足夠的橋梁知識，造成數(shù)據(jù)災(zāi)難； （6）橋梁健康狀況評價(jià)體系不完備。有些橋梁監(jiān)測系統(tǒng)雖然監(jiān)測到了大量數(shù)據(jù)，但是由于評估理論本身不完善及部分橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)評估模塊的建立缺乏有經(jīng)驗(yàn)的橋梁評估專業(yè)人員，使得監(jiān)測到的有效數(shù)據(jù)未能有效應(yīng)用于橋梁狀況評估之中；
（7）理論與實(shí)踐及相關(guān)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合需要加強(qiáng)。健康監(jiān)測領(lǐng)域涌現(xiàn)了大量的研究論文，但目前有些理論并不能有效應(yīng)用于工程實(shí)踐；健康系統(tǒng)由許多子系統(tǒng)組成，如何將這些子系統(tǒng)更有效的結(jié)合起來進(jìn)行評估需要進(jìn)一步研究。
