橋梁健康監(jiān)測

1、 橋梁健康監(jiān)測 橋梁建成以后，由于受氣候、環(huán)境因素的影響，結(jié)構(gòu)材料會(huì)被腐蝕和逐漸老化，長期的靜、動(dòng)力荷載作用，使其強(qiáng)度和剛度隨著時(shí)間的增加而降低。這不僅會(huì)影響行車安全，更會(huì)使橋梁的使用壽命縮短。對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀況進(jìn)行檢測與監(jiān)測，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其安全性能進(jìn)行評(píng)估是橋梁運(yùn)營日常管理的重要內(nèi)容。橋梁健康監(jiān)測具有十分重要的作用。 一、橋梁健康監(jiān)測的概念 橋梁健康監(jiān)測的基本內(nèi)涵即是通過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評(píng)估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁維護(hù)維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。 二、橋梁健康監(jiān)測的內(nèi)容 1、施工階段的健康監(jiān)測內(nèi)容 大跨橋梁結(jié)構(gòu)由于在施工階段受到施

2、工荷載或自然環(huán)境因素的影響而使結(jié)構(gòu)變形或受力與成橋狀態(tài)的設(shè)計(jì)要求不符，因此為確保施工中橋梁結(jié)構(gòu)的安全和保證結(jié)構(gòu)物的外形和內(nèi)力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求，需在施工中對(duì)其進(jìn)行健康監(jiān)測。其監(jiān)測的主要內(nèi)容有： （1） 幾何形態(tài)檢測。主要是獲取已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)實(shí)際幾何形態(tài)參數(shù)，如高程、跨度、結(jié)構(gòu)或纜索的線形、構(gòu)造物的變形和位移等。 （2） 橋梁結(jié)構(gòu)的截面應(yīng)力監(jiān)測。這是橋梁施工階段安全監(jiān)測最重要的內(nèi)容，包括混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力和鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)測，它是橋梁施工過程的安全預(yù)警系統(tǒng)。 （3）索力監(jiān)測。大跨徑橋梁采用斜拉橋和懸索橋等纜索承重結(jié)構(gòu)越來越普遍，斜拉橋的斜拉索、懸索橋的主纜索及吊索的索力是設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，也是橋梁安

3、全監(jiān)測的主要監(jiān)測內(nèi)容。 （4） 預(yù)應(yīng)力監(jiān)測。主要對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的張拉真實(shí)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力管道摩阻導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失以及永久預(yù)應(yīng)力值進(jìn)行監(jiān)測。 （5） 溫度監(jiān)測。對(duì)大跨徑橋梁，特別是斜拉橋或懸索橋，其溫度效應(yīng)十分明顯，斜拉橋的斜拉索隨溫度變化的伸縮，將直接影響主梁的標(biāo)高；懸索橋主纜索的線形也將隨溫度而變化，此時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測十分必要。 （6） 下部結(jié)構(gòu)的監(jiān)測。對(duì)于斜拉橋和懸索橋等特大型橋梁，其構(gòu)筑物基礎(chǔ)分布集中，荷載集度通常非常大，因而必須對(duì)地基的內(nèi)外部變形、地錨的應(yīng)力以及主塔樁基的軸力等進(jìn)行監(jiān)測。 2 運(yùn)營階段的健康監(jiān)測內(nèi)容及使用的傳感器 （1）荷載監(jiān)測。包括風(fēng)、地震、溫度、交通荷載、聲荷載等。所使用的傳

4、感器有：風(fēng)速儀記錄風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)程歷史，連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后可得到風(fēng)功率譜；溫度計(jì)記錄溫度、溫度差時(shí)程歷史；動(dòng)態(tài)地稱記錄交通荷載流時(shí)程歷史，連接數(shù)據(jù)處理后可得交通荷載譜；強(qiáng)震儀記錄地震作用；攝像機(jī)記錄車流情況和交通事故等。 1 （2）表面形貌監(jiān)測。監(jiān)測橋梁各部位的靜態(tài)位置、動(dòng)態(tài)位置、沉降、傾斜、線形變化、位移、裂紋、斑點(diǎn)、凹坑等。所使用的傳感器有：位移計(jì)、傾角儀、GPS、電子測距器（EDM）、數(shù)字像機(jī)等。 （3）結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度監(jiān)測。監(jiān)測橋梁的應(yīng)變、應(yīng)力、索力、動(dòng)力反應(yīng)（頻率模態(tài)）、扭矩等。所使用的傳感器有：應(yīng)變儀記錄橋梁靜動(dòng)力應(yīng)變、應(yīng)力，連接數(shù)據(jù)處理后可得構(gòu)件疲勞應(yīng)力循環(huán)譜；測力計(jì)（力環(huán)、磁彈性儀、剪

5、力銷）記錄主纜、錨桿、吊桿的張拉歷史；加速度計(jì)記錄結(jié)構(gòu)各部位的反應(yīng)加速度，連接數(shù)據(jù)處理后可得結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。 （4）振動(dòng)監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、沖擊、機(jī)械導(dǎo)納以及模態(tài)參數(shù)等。 （5）性能趨向監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)構(gòu)的各種主要性能指標(biāo)等。 （6）非結(jié)構(gòu)部件及輔助設(shè)施。監(jiān)測支座、振動(dòng)控制設(shè)施等。 對(duì)于不同的監(jiān)測對(duì)象，由于影響其工作性能的控制因素不同，所以監(jiān)測的物理參數(shù)各不相同。同一物理參數(shù)對(duì)不同的結(jié)構(gòu)又具有不同的靈敏度，所以效果也不同。因此，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中監(jiān)測對(duì)象的選擇是至關(guān)重要的一步。通常對(duì)于大型橋梁結(jié)構(gòu)而言，常以振動(dòng)監(jiān)測、荷載監(jiān)測、強(qiáng)度監(jiān)測和表面形貌監(jiān)測為主要目標(biāo)，且通常選擇靈敏度高的特征參數(shù)或幾種參

6、數(shù)聯(lián)合使用作為監(jiān)測對(duì)象。完善的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)可以驗(yàn)證橋梁設(shè)計(jì)理論、施工質(zhì)量，監(jiān)測結(jié)構(gòu)局部和整體服役狀態(tài)、監(jiān)測結(jié)構(gòu)損傷、抗力衰減及其演化規(guī)律，識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷及其位置。進(jìn)行橋梁安全性、耐久性評(píng)定與預(yù)測以及橋梁安全事故預(yù)警等等。但在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)還不能完全取代傳統(tǒng)的人工檢查，而只是配合人工檢查，但對(duì)于大跨橋梁來說，有了可靠的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)，至少可以縮小人工檢查的范圍，加快損傷識(shí)別的速度。 三 橋梁監(jiān)測方法 1 基于動(dòng)力的健康監(jiān)測方法 目前研究中的大部分橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法，集中于使用動(dòng)力響應(yīng)來檢測和定位損傷，因?yàn)檫@些方法是整體的檢測方法，可以對(duì)大型的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行快速的檢測

7、。這些基于動(dòng)力學(xué)的方法可以分為如下四類：空間域方法，模態(tài)域方法，時(shí)域方法，頻域方法。其中空間域方法根據(jù)質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣的改變來檢測和確定損傷位置；模態(tài)域方法根據(jù)自振頻率、模態(tài)阻尼比和模態(tài)振型的改變來檢測損傷；在頻域方法中，模態(tài)參數(shù)如自振頻率、阻尼比和振型等是確定的，從非線性自回歸移動(dòng)平均模型估計(jì)出光譜分析逆動(dòng)力問題和廣義頻率響應(yīng)函數(shù)被用于非線性系統(tǒng)的識(shí)別。在時(shí)域方法中，系統(tǒng)參數(shù)通過在一定時(shí)間內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)來確定；如果結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特性在外部荷載作用下隨時(shí)間改變，那么有必要確定由時(shí)域方法得出的系統(tǒng)動(dòng)力特性在時(shí)間上的改變。進(jìn)一步地，可以使用四種域中提出的任何動(dòng)力響應(yīng)，采用與模態(tài)無關(guān)或與模態(tài)相關(guān)的方法

8、進(jìn)行損傷檢驗(yàn)。文獻(xiàn)資料顯示：模態(tài)無關(guān)的方法可以檢2 測出損傷的存在而無需大量的計(jì)算，但在確定損壞位置時(shí)并不精確；另一方面，模態(tài)相關(guān)的方法比與模態(tài)無關(guān)的方法相比：通常在確定損傷位置上更加精確且只需更少的傳感器，但該方法要求有恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)模型和大量的計(jì)算。雖然時(shí)域方法使用傳統(tǒng)的振動(dòng)測量儀器得到的原始時(shí)域數(shù)據(jù)，這些方法要求某些結(jié)構(gòu)信息和大量的計(jì)算，且具有個(gè)案特性。此外，頻域方法和模態(tài)域方法使用轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，但轉(zhuǎn)換存在誤差和噪音。而且，在空間域方法中，質(zhì)量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題且難以精確。將兩三種方法結(jié)合起來檢測和評(píng)估結(jié)構(gòu)的損傷具有很強(qiáng)的發(fā)展趨勢。例如，幾位研究者將靜載測試和模型測試的數(shù)據(jù)結(jié)合起

9、來評(píng)估損傷，這樣可以克服各自方法的缺點(diǎn)并相互檢查，與損傷檢測的復(fù)雜性相適應(yīng)。 2 聯(lián)合靜動(dòng)力的健康監(jiān)測方法 靜力參數(shù)（位移與應(yīng)變等）是根據(jù)靜力荷載如在橋上緩慢移動(dòng)的車輛引起的變形進(jìn)行量測。在許多情況下，施加靜力荷載比動(dòng)力荷載更為經(jīng)濟(jì)，對(duì)于狀況評(píng)估，許多應(yīng)用只需要單元?jiǎng)偠取Ｔ谶@些情況下，靜力測試和分析即簡單又經(jīng)濟(jì)。通常的橋梁監(jiān)測中都需要監(jiān)測靜態(tài)應(yīng)變（和動(dòng)態(tài)應(yīng)變）、靜力位移（和動(dòng)撓度）以及相應(yīng)的環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)荷載。 既然自振頻率、振型和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的靜力響應(yīng)都是結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù)，這些參數(shù)可通過比較數(shù)學(xué)模型預(yù)測的靜動(dòng)力特性和試驗(yàn)確定的靜動(dòng)力特性值得到。損傷發(fā)展的結(jié)果之一是局部剛度的減小，從而導(dǎo)致一些響

10、應(yīng)的改變；因此，對(duì)損傷檢測和評(píng)估，綜合結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力特性的監(jiān)測是非常必要的。根據(jù)這一思想，結(jié)合靜態(tài)應(yīng)變、靜態(tài)位移與動(dòng)力響應(yīng)（即振型或模態(tài)柔度等）來確定損傷位置和識(shí)別損傷程度，幾種算法綜合起來用于改進(jìn)參數(shù)識(shí)別的靈敏度和提高解答過程的可靠度，靜力和動(dòng)力響應(yīng)被用來校準(zhǔn)識(shí)別的置信度水平。 聯(lián)合靜動(dòng)力的損傷識(shí)別通常需要進(jìn)行有限元模型修正，因?yàn)橛邢拊Ｐ偷恼`差可能比損傷的變化要大，所以有限元模型必須先用測得的模態(tài)特性和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)；只有有限元模型是可靠的，有限元方法模態(tài)修正的結(jié)果才是可靠的。其他的方法包括統(tǒng)計(jì)損傷識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別方法、子結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別、基于小波變換的損傷識(shí)別等等，但是目前大多只停留在實(shí)驗(yàn)室

11、簡單模型或數(shù)值模型，用于真正實(shí)橋的損傷識(shí)別和健康診斷還有很長的路要走。 四、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的組成 先進(jìn)的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)主要包括各類軟硬件系統(tǒng)，其中各類高性能智能傳感元件、信號(hào)采集與通訊系統(tǒng)（包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)）、綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能處理與動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)損傷識(shí)別、定位與模型修正系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)健康診斷、安全預(yù)警與可靠性預(yù)測系統(tǒng)是關(guān)鍵部分。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)是利用一些傳感器（包括光纖傳感器、壓電傳感器、電磁伸縮材料制成的傳感器、GPS、靜力水準(zhǔn)儀，風(fēng)速風(fēng)向儀等）來讀取橋梁各部分結(jié)構(gòu)的溫度、應(yīng)變、位移、風(fēng)速、風(fēng)向、加速度、車輛載荷、吊桿斜拉索拉力、主纜拉力等參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)將這3 些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐蛄罕O(jiān)控

12、室的數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，由專用的數(shù)據(jù)處理設(shè)備和處理方法來對(duì)信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、分析和顯示，最終顯示給用戶的是一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)采集的各個(gè)數(shù)據(jù)。各方專家會(huì)同橋梁設(shè)計(jì)部門可以對(duì)某些數(shù)據(jù)設(shè)立警戒值，當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)超過了相應(yīng)的警戒值，系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)報(bào)警，提醒管理人員及時(shí)做出反應(yīng)。 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4 橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)部分應(yīng)用實(shí)例 建立健地健康監(jiān)測系統(tǒng)信通車時(shí)結(jié)構(gòu)類跨度序橋監(jiān)測時(shí)個(gè)應(yīng)變計(jì)個(gè)風(fēng)速儀8個(gè)溫度傳感器4個(gè)加速度計(jì)811998127+475+448+1271998香汀九大斜拉GP，在線監(jiān)測系統(tǒng)個(gè)位移傳感器個(gè)動(dòng)態(tài)稱重儀風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器GP199719972香主跨1377懸索青馬

13、大動(dòng)態(tài)稱重儀，水平傳感器，攝相機(jī)，在線監(jiān)測系統(tǒng)GP風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器199719973香主跨斜拉汲水門大430動(dòng)態(tài)稱重儀，水平傳感器，攝相機(jī)，在線監(jiān)測系統(tǒng)GP風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器深圳西部4香動(dòng)態(tài)稱重儀，侵蝕傳感器，攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，雨量計(jì)斜拉在建設(shè)主跨210在建設(shè)道大在線監(jiān)測系統(tǒng)GP風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器5在建設(shè)E昂船州大在建設(shè)斜拉主跨1018動(dòng)態(tài)稱重儀傳感器，侵蝕傳感器，光纖傳感器，傾角儀香攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，雨量計(jì)，在線監(jiān)測系統(tǒng)風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器GP1999369+1

14、385+30919996江江陰大斜拉光纖傳感器，在線監(jiān)測系統(tǒng)地震儀加速度計(jì)溫度傳感器風(fēng)速儀南京長江應(yīng)變計(jì)位移傳感器/71968鋼桁160江主跨動(dòng)態(tài)稱重儀，在線監(jiān)測系統(tǒng)地震儀加速度計(jì)溫度傳感器風(fēng)速儀南京長江應(yīng)變計(jì)位移傳感器，/ 2001 8 斜拉橋江蘇主跨：268 橋動(dòng)態(tài)稱重儀，磁彈性測力儀，濕度計(jì)。/ 9 2000 懸索橋。GPS1490 潤楊南汊橋 主跨：風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器，江蘇 / / 10 460 主跨： 懸索橋風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器。 潤楊北汊橋江蘇11 1088 主跨： 在建設(shè)中蘇通大橋 斜拉橋GPS風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，

15、加速度計(jì)，位移傳感器， ，在建設(shè)中江蘇5 傾角儀磁彈性測力儀光纖傳感器動(dòng)態(tài)稱重儀侵蝕傳感器濕度計(jì)，攝相機(jī)，在線監(jiān)測系統(tǒng)南京長江2005200512應(yīng)變計(jì)，位移傳感器，加速度計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)主跨斜拉648江銅陵長江2002199513斜拉主跨432風(fēng)速儀，溫度傳感器，加速度計(jì)，傾角儀安溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器2002142000斜拉主跨312安蕪湖大光纖傳感器，水平傳感器1998199815廣虎門大懸索GP主跨888，傾角儀，水平傳感器應(yīng)變計(jì)湛江海灣風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器GP2004162002480廣斜拉主跨磁彈性測力儀，傾角儀，地震儀，濕度計(jì)1999

16、171997590主跨斜拉徐浦大上溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，動(dòng)態(tài)稱重儀，水平傳感器2003200318拱550主跨盧浦大溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，水平傳感器上溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，光纖傳感器2003192001450主跨斜拉大佛寺大重水平傳感器，在線監(jiān)測系統(tǒng)115+200+11520廣洋島大連續(xù)剛構(gòu)溫度傳感器FBFB在建設(shè)在建設(shè)重應(yīng)變計(jì)，智能混凝土應(yīng)變計(jì)，磁彈性測力儀，在線GP風(fēng)速儀，溫度傳感器，加速度計(jì)濱州黃河2004212005300斜拉山主跨測系統(tǒng)115+210+220黃河2005222005連續(xù)剛構(gòu)山溫度傳感器和應(yīng)變計(jì)，離線監(jiān)測系130FB+210+11523拱主跨36

17、8在建設(shè)在建設(shè)應(yīng)變計(jì)茅草街大溫度傳感器FB風(fēng)速儀，加速度計(jì)FB湖南峨邊大渡河2005 24 1992 拱橋主跨：四川 140 Smart FBG tied and suspender, sound emission, 離線監(jiān)測系統(tǒng) 橋2004 25 2004 磁彈性測力儀，風(fēng)速儀，溫度傳感器，加速度計(jì)。主跨： 錢江四橋 拱橋580 浙江6 應(yīng)變計(jì)，F(xiàn)BFB-溫度傳感器風(fēng)速儀，加速度計(jì)GP2004262004主跨365黑龍松花江大斜拉線監(jiān)測系統(tǒng)2000272000溫度傳感器FB應(yīng)變計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)主跨40黑龍呼蘭河大 FB連續(xù)剛構(gòu)2002282002主跨42黑龍連續(xù)剛構(gòu)牛頭山大1FB溫度傳感器和

18、應(yīng)變計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)1999199929懸索福648風(fēng)速儀，溫度傳感器，位移傳感器GPS主跨海滄大應(yīng)FB，位移傳感器風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器GP舟山西堠301650懸索主跨在建設(shè)傳感器，應(yīng)變計(jì)，攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，侵蝕傳感器，雨在建設(shè)浙大計(jì)，地震儀，動(dòng)態(tài)稱重儀，位移傳感器，應(yīng)變計(jì)風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器GP31貴傳感器，動(dòng)在建設(shè)攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，地震儀，傾角儀在建設(shè)壩陵河大懸索主跨1088E稱重儀32杭州灣大斜拉在安裝主跨448在建設(shè)浙在建設(shè)，位移傳感器，應(yīng)變計(jì)GP風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器2005332005攝相機(jī)斜拉E傳感器，侵蝕傳感器，洋流測定儀，波動(dòng)測定儀420東海

19、大主跨上水壓測定儀馬桑溪長34重光纖傳感器，溫度、濕度、加速度計(jì)，圖像感知系主跨500在建設(shè)斜拉大風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器天津永和，應(yīng)變計(jì)GP35在建設(shè)斜拉主跨270天攝相機(jī)E傳感器，動(dòng)態(tài)稱重儀，水平傳感器2006362003溫度傳感器、動(dòng)應(yīng)變傳感器，動(dòng)位移傳感器，加速度傳感器170+90八尺門大90+連續(xù)剛構(gòu)福2006200337145+福260+145下白石大溫度傳感器、動(dòng)應(yīng)變傳感器，動(dòng)位移傳感器，加速度傳感器連續(xù)剛構(gòu)橋新原高速公光纖光柵應(yīng)變傳感器，溫度傳感器，動(dòng)態(tài)稱重傳感器，光電液位 38 連續(xù)剛構(gòu)橋 路小溝特大55+5山西100+55 撓度傳感系統(tǒng)，壓電式傳感器。 橋7 永磁傳感器

20、，振動(dòng)傳感器，加速度傳感器，電渦流位移傳感器鄭州黃河2000391960740.7鄭組合結(jié)溫度傳感器，雨水傳感器，水位傳感器，車號(hào)識(shí)別系，加速GP風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變傳感器，位移傳感器2001402001258浙招寶山大斜拉主跨傳感器個(gè)溫度傳感器，應(yīng)變傳感器，傾斜儀個(gè)風(fēng)速儀拱斜41260兩主跨山在建設(shè)青島海灣 懸索橋橋+ 個(gè)加速度傳感器。，位移傳感器，13個(gè)GPS150 個(gè)應(yīng)變傳感器，107545個(gè)風(fēng)速儀，個(gè)溫度傳感器，上海長江大 42 斜拉橋730 主跨：上海 在建設(shè)中 個(gè)16位移傳感器， 橋14GPS，個(gè)加速度傳感器8 五、 橋梁安全預(yù)警技術(shù)及結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估技術(shù) 研究基于監(jiān)測信息的重

21、大工程結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)損傷推斷與定位、實(shí)時(shí)模型修正與安全評(píng)定的理論和方法、以及結(jié)構(gòu)安全預(yù)警的多水平準(zhǔn)則，建立典型重大工程結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與安全評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑸橹卮蠊こ探Y(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測與安全預(yù)警提供理論、方法和統(tǒng)一的檢驗(yàn)平臺(tái)。主要研究內(nèi)容如下： 1、結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)損傷推斷、定位與模型修正的理論和方法 （1）環(huán)境時(shí)變作用模型研究。（a）研究晝夜溫差變化與季節(jié)溫差變化的幅值及其循環(huán)作用的次數(shù)，研究溫度對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋梁靜動(dòng)力特性的影響；(b)預(yù)應(yīng)力對(duì)超靜定結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響目前還沒有明確的結(jié)論，對(duì)于既有橋梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間而變化的，需要研究預(yù)應(yīng)力效應(yīng)變化及其對(duì)橋梁動(dòng)力特性的影響。 （2）復(fù)雜結(jié)構(gòu)損傷的子結(jié)構(gòu)、分散化

22、識(shí)別方法：針對(duì)大型拉索式橋梁結(jié)構(gòu)等具有明顯子結(jié)構(gòu)特征（如拉索、橋面和橋塔等相對(duì)獨(dú)立又有機(jī)聯(lián)系的子結(jié)構(gòu)體系）的重大工程結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)局部損傷、子結(jié)構(gòu)損傷和分散化損傷推斷分析和識(shí)別及其兩者相結(jié)合的方法；研究以局部信息為先驗(yàn)知識(shí)和以整體信息為先驗(yàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的信息融合方法。 （3）基于非物理模型的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法：采用現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)和人工智能方法，研究基于非物理模型的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法，主要包括小波包變換分析方法、Hilbert-Huang變換分析方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等，建立小波包能量譜等結(jié)構(gòu)損傷指紋；研究非物理模型的結(jié)構(gòu)損傷特征與有物理模型的結(jié)構(gòu)損傷特征的關(guān)系與相互轉(zhuǎn)化的條件和方法。 （4）結(jié)

23、構(gòu)模型修正的理論與方法：在結(jié)構(gòu)損傷推斷與定位的基礎(chǔ)上，研究結(jié)構(gòu)模型修正的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件；研究子結(jié)構(gòu)模型修正方法，從單元到單元、整體到單元的模型修正方法，基于局部和整體性態(tài)變量一致性的結(jié)構(gòu)模型修正方法，以及概率模型修正方法。 2、結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)定的理論與方法 （1）結(jié)構(gòu)安全評(píng)定的荷載標(biāo)準(zhǔn)：橋梁評(píng)估顯然不同于橋梁設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)是基于統(tǒng)計(jì)分析綜合得到的，而實(shí)橋?qū)嶋H經(jīng)歷的荷載顯然不同于預(yù)期的設(shè)計(jì)荷載，可能發(fā)生超載，還有不同軸重的概率分布和交通流量等。因此制定橋梁評(píng)估的荷載標(biāo)準(zhǔn)就顯得特別重要。研究基于環(huán)境條件監(jiān)測的結(jié)構(gòu)極值環(huán)境作用；研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用期和后續(xù)服役期的隨機(jī)環(huán)境荷載等概率超越準(zhǔn)則以

24、及以此為準(zhǔn)則的結(jié)構(gòu)安全評(píng)定荷載標(biāo)準(zhǔn)；研究地震、強(qiáng)風(fēng)和海浪等具體的評(píng)定荷載標(biāo)準(zhǔn)。 （2）典型重大工程結(jié)構(gòu)累積損傷與抗力衰減的關(guān)系：針對(duì)大型拉索式橋梁結(jié)構(gòu)以及固定式鋼質(zhì)導(dǎo)管架海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件累積損傷的規(guī)律、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體性能退化規(guī)律和抗力衰減模型。 （3）結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)安全評(píng)定：結(jié)合典型重大工程結(jié)構(gòu)，研究易損性構(gòu)件和重要性構(gòu)件與結(jié)構(gòu)失效模式和相應(yīng)極限承載能力的關(guān)系；研究結(jié)構(gòu)重分析和極限承載能力分析的高效快速方法，以及基于當(dāng)前監(jiān)測確定的極限環(huán)境作用和極限強(qiáng)度模板映射的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)安全評(píng)定方法；研究基于當(dāng)前結(jié)構(gòu)損傷狀況和評(píng)定荷載標(biāo)準(zhǔn)下的結(jié)構(gòu)安全評(píng)定方法。 （4）橋梁剩余使用壽命預(yù)測。由于影響既有橋

25、梁剩余壽命的因素很多，包括混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、超載運(yùn)營等等，各個(gè)影響因素之間互相影響，目前針對(duì)既有公路橋梁的抗力衰減模型雖有一定的參考資料，但是超載導(dǎo)致的疲勞損傷和鋼筋導(dǎo)致的銹蝕等多因素耦合的橋梁抗力衰減模型還有待進(jìn)一步的研究。(a)發(fā)展合適的橋梁系統(tǒng)抗力模型，主要內(nèi)容有：定義合適的極限狀態(tài)、定義合適的橋梁材料和部件抗力系數(shù)、在既有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立目標(biāo)安全性指標(biāo)和橋梁系統(tǒng)抗力模型。(b)研究結(jié)構(gòu)主導(dǎo)失效模式發(fā)生概率的計(jì)算方法與識(shí)別技術(shù)；研究基于荷載與抗力隨機(jī)變量先驗(yàn)知識(shí)的重要抽樣方法和結(jié)構(gòu)整體抗力與荷載效應(yīng)極限狀9 態(tài)的結(jié)構(gòu)體系可靠度預(yù)測方法。 3、結(jié)構(gòu)安全預(yù)警的多水平準(zhǔn)則 （1）警水平?jīng)Q策：結(jié)合典型重大工程結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)的