橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)背景

1、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)背景作為交通系統(tǒng)的組成部分，橋梁在人類文明的發(fā)展和演化中起到了 重要作用。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及運輸需求的不斷增長，大型橋梁 （如跨海大橋、大跨度橋梁等）越來越多的出現(xiàn)在人們的視野中，這 些橋梁造價動輒幾億甚至幾十億元，在交通、軍事和社會生活等方面 有著重要的戰(zhàn)略意義。然而，橋梁在建造和使用過程中，由于受到環(huán)境、有害物質(zhì)的侵 蝕，車輛、風(fēng)、地震、疲勞、人為因素等作用，以及材料自身性能的 不斷退化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分在遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計年限前就產(chǎn)生不同程度 的損傷和劣化。這些損傷如果不能及時得到檢測和維修輕則影響行車 安全和縮短橋梁使用壽命，重則導(dǎo)致橋梁突然破壞和倒塌。據(jù)統(tǒng)計， 如今在美

2、國近60萬座橋梁中性能不足和有功能缺陷的占28.6%。美 國每年橋梁投資90%用于更新維修舊橋，只有10%用于新建橋梁。我國現(xiàn)有公路橋5000余座，總長130萬公里，1/3以上的橋梁都 存在結(jié)構(gòu)性缺陷、不同程度的損傷和功能性失效的隱患。近年來，我 國陸續(xù)出現(xiàn)了多次重大橋梁事故。這些發(fā)生的事故與很多因素有關(guān)， 但是缺乏有效的監(jiān)測措施和必要的維修、養(yǎng)護(hù)措施是重要的原因之 一。這些觸目驚心的事故使得人們對現(xiàn)代橋梁的質(zhì)量和壽命也逐漸關(guān) 注起來。對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢測和健康監(jiān)測，已成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、 工程界研究的熱點。傳統(tǒng)的橋梁檢測在很大程度上依賴于管理者和技術(shù)人員的經(jīng)驗， 缺乏科學(xué)系統(tǒng)的方法，往往對橋

3、梁特別是大型橋梁的狀況缺乏全面的把握和了解，信息得不到及時反饋。如果對橋梁的病害估計不足，就 很可能失去養(yǎng)護(hù)的最佳時機(jī)，加快橋梁損壞的進(jìn)程，縮短橋梁的服務(wù) 壽命。如果對橋梁的病害估計過高，便會造成不必要的資金浪費，使 得橋梁的承載能力不能充分發(fā)揮。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)概念橋梁健康監(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營狀況異常嚴(yán)重時發(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)計的 更深遠(yuǎn)的意義在于，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與相應(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

4、帶來的不僅僅是監(jiān)測系統(tǒng)和對某特定橋梁 設(shè)計的反思，還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場實驗室”。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 實驗室調(diào)查的補充，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)計驗證和研究與發(fā)展三方面的意 義。近年來，通信網(wǎng)絡(luò)、信號處理、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展加速了 橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的實用化進(jìn)程。業(yè)界紛紛著手研究和開發(fā)各種靈活、高 效、廉價、并且不影響橋梁結(jié)構(gòu)正常使用的長期實施監(jiān)測方法或技術(shù)。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)