橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及意義,20世紀(jì)60年代以來,由于發(fā)達(dá)國(guó)家橋梁嚴(yán)重退化,安全事故不斷發(fā)生和事故后果的嚴(yán)重性,工程技術(shù)人員對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)展開了積極的探索。一方面是橋梁管理系統(tǒng)的研究,美國(guó)、英國(guó)、日本、加拿大和德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家最先開發(fā)了基于計(jì)算機(jī)的橋梁管理系統(tǒng),美國(guó)從20世紀(jì)60年代起就開始使用橋梁管理系統(tǒng),建成了大量的數(shù)據(jù)庫(kù),以便對(duì)橋梁進(jìn)行科學(xué)管理。另一方面是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究,到90+年代國(guó)內(nèi)外許多大型橋梁安裝了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),如日本的明石海峽大橋、丹麥的Great Belt和中國(guó)的江陰橋等。
中國(guó)香港的青馬大橋、汀九橋和汲水門橋三座橋梁同時(shí)安裝了風(fēng)與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)WASHMS(Wind And Structural HealthMonitoring System),為便于集中管理,相關(guān)部門建立了一個(gè)整體監(jiān)控中心,三座橋梁共用一套整體的數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)健康評(píng)價(jià)系統(tǒng),三座橋梁的數(shù)據(jù)采集與傳輸作業(yè)的控制在監(jiān)控中心統(tǒng)一進(jìn)行,其各自的采集數(shù)據(jù)也在監(jiān)控中心進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理和結(jié)構(gòu)分析。昂船洲橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(SCB-WASHMS)也設(shè)計(jì)了專用的數(shù)據(jù)傳輸線路,將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送到青馬控制區(qū)上述三個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)控中心。
近年來,我國(guó)的一些大型橋梁也設(shè)計(jì)安裝了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),如廣東虎門大橋、重慶大佛寺橋、??谑兰o(jì)大橋、南京三橋、江陰大橋和潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋,以及蘇通長(zhǎng)江大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。與國(guó)外相比,我國(guó)的這些橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在工程規(guī)模、實(shí)施水平和系統(tǒng)功能的完善上存在著不小的差距,具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
第一、這些所安裝的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不是按結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的功能要求來設(shè)計(jì)的,對(duì)其關(guān)鍵內(nèi)容,如傳感器的布置、阻尼及非經(jīng)典阻尼的測(cè)量、模態(tài)精度與損傷識(shí)別能力間的關(guān)系、采樣率、結(jié)構(gòu)的剩余承載力評(píng)定等基本上沒有考慮,因而基本上沒有進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的能力。這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)主要是各種荷載參數(shù),雖然也量測(cè)了少量結(jié)構(gòu)動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力和變形,但不符合損傷識(shí)別的要求。
第二、到目前為止,雖然已經(jīng)建成了一些監(jiān)測(cè)系統(tǒng),但尚未見到國(guó)內(nèi)公開發(fā)表的實(shí)際橋梁安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果,更未見到這些分析結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)作用。
第三、橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求所有的傳感器在數(shù)據(jù)采集上具有嚴(yán)格的時(shí)間同步,這樣監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)才有分析比較的價(jià)值,而目前國(guó)內(nèi)很多系統(tǒng)還沒達(dá)到這種最基本的要求。
第四、大多數(shù)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是根據(jù)橋梁竣工驗(yàn)收試驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)的,基本沒有原始的動(dòng)力指紋測(cè)試內(nèi)容。而沒有原始的動(dòng)力指紋測(cè)試就談不上真正意義上的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。
橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要作用包括:
①、計(jì)驗(yàn)證,確保橋梁安全;
②、時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁損傷;
③、橋梁維護(hù)管理提供技術(shù)依據(jù);
④、助橋梁日常交通管理。