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)影響行車平安，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，并在此根底上對(duì)其平安性 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)測的根本內(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工荷

2、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)的平安和保證結(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。這是橋梁施工階段平安監(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平安預(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)，也是橋梁平安監(jiān)測的主要監(jiān)測

3、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)十清楚顯，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)筑物根底分布集中，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。所使用的傳感器有：風(fēng)速 儀一一記錄風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)程

4、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)一一記錄溫 度、溫度差時(shí)程歷史；動(dòng)態(tài)地稱一一記錄交通荷載流時(shí)程歷史，連接數(shù)據(jù)處理后可得交通荷 載譜；強(qiáng)震儀一一記錄地震作用；攝像機(jī)一一記錄車流情況和交通事故等。2外表形貌監(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)力反響頻率模態(tài)、扭矩等。 所使用的傳感器有：應(yīng)變儀一一記錄橋梁靜動(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、剪力銷一一記錄主纜、錨桿、吊

5、桿的張拉歷史； 加速度計(jì)一一記錄結(jié)構(gòu)各部位的反響加速度，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)測和外表形貌監(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 數(shù)聯(lián)合使用作為監(jiān)測對(duì)象。完善的

6、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)行橋梁平安性、耐久性評(píng)定與預(yù)測以及橋梁平安事故預(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局部橋梁結(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。這些基于動(dòng)力學(xué) 的方法可以

7、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)的方法進(jìn)行損傷檢驗(yàn)

8、。文獻(xiàn)資料顯示：模態(tài)無關(guān)的方法可以檢 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)的開展趨勢。例如，幾位研究者將靜載測試和模型測試的數(shù)據(jù)結(jié)合起來

9、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?。在這些情況下，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)可通過比擬 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。損傷開展的結(jié)果之一是局部剛 度的減小，從而導(dǎo)致一些響應(yīng)的改變；

10、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良參數(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)室簡

11、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、平安預(yù)警與可靠性預(yù)測系統(tǒng)是關(guān)鍵局 部。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局部結(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)將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐蛄罕O(jiān)控室的數(shù)

12、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)做出反響。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)局部應(yīng)用實(shí)例序號(hào)橋名通車時(shí)間結(jié)構(gòu)類型跨度m健康監(jiān)測系統(tǒng)信息1汀九大橋1998斜拉橋127+475+448+1277個(gè)風(fēng)速儀，83個(gè)溫度傳感器，45個(gè)加速度計(jì)，： 個(gè)位移傳感器，6個(gè)動(dòng)態(tài)稱重儀，5個(gè)GPS，在線2青馬大橋1997懸索橋主跨：1377風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4 動(dòng)態(tài)稱重儀，水平

13、傳感器，攝相機(jī)，在線監(jiān)測系3汲水門大橋1997斜拉橋主跨：430風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4 動(dòng)態(tài)稱重儀，水平傳感器，攝相機(jī)，在線監(jiān)測系4深圳西部通 道大橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：210風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4 動(dòng)態(tài)稱重儀，侵蝕傳感器，攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕/ 在線監(jiān)測系統(tǒng)。5昂船州大橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：1018風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4 動(dòng)態(tài)稱重儀，EM傳感器，侵蝕傳感器，光纖傳感 攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，雨量計(jì)，在線監(jiān)測系6江陰大橋1999斜拉橋369+1385+309風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4 光纖傳感器，在線監(jiān)測系統(tǒng)。7

14、南京長江大 橋1968鋼桁橋主跨：160風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳 動(dòng)態(tài)稱重儀，在線監(jiān)測系統(tǒng)。8南京長江二 橋2001斜拉橋主跨：268風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳 動(dòng)態(tài)稱重儀，磁彈性測力儀，濕度計(jì)。9潤楊南汊橋2000懸索橋主跨：1490風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移410潤楊北汊橋/懸索橋主跨：460風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移411蘇通大橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：1088風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4動(dòng)態(tài)稱重儀，侵蝕傳感器，磁彈性測力儀，光纖傳 濕度計(jì)，攝相機(jī)，在線監(jiān)測系統(tǒng)。12南京長江三 橋2005斜拉橋主跨：648

15、應(yīng)變計(jì)，位移傳感器，加速度計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)。13銅陵長江大 橋1995斜拉橋主跨：432風(fēng)速儀，溫度傳感器，加速度計(jì)，傾角儀。14蕪湖大橋2000斜拉橋主跨：312溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移傳感器， 光纖傳感器，水平傳感器。15虎門大橋1998懸索橋主跨：888應(yīng)變計(jì)，GPS，傾角儀，水平傳感器。16湛江海灣大 橋2002斜拉橋主跨：480風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，位移4 磁彈性測力儀，傾角儀，地震儀，濕度計(jì)。17徐浦大橋1997斜拉橋主跨：590溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，動(dòng)態(tài)稱重儀，；18盧浦大橋2003拱橋主跨：550溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，水平傳感器。19大

16、佛寺大橋2001斜拉橋主跨：450溫度傳感器，應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，光纖傳感器， 水平傳感器，在線監(jiān)測系統(tǒng)。20廣洋島大橋在建設(shè)中連續(xù)剛構(gòu)橋115+200+115FBG溫度傳感器，F(xiàn)BG應(yīng)變計(jì)，智能混凝土應(yīng)變21濱州黃河大 橋2005斜拉橋主跨：300風(fēng)速儀，溫度傳感器，加速度計(jì)，GPS，磁彈性測 測系統(tǒng)。22東萱黃河大 橋2005連續(xù)剛構(gòu)橋115+210+220+210+1151300個(gè)FBG溫度傳感器和應(yīng)變計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)23茅草街大橋在建設(shè)中拱橋主跨：368風(fēng)速儀，加速度計(jì)，F(xiàn)BG溫度傳感器，F(xiàn)BG應(yīng)變24峨邊大渡河 橋1992拱橋主跨：140Smart FBG tied and suspe

17、nder, sound emission, 離線25錢江四橋2004拱橋主跨：580磁彈性測力儀，風(fēng)速儀，溫度傳感器，加速度計(jì)。26松花江大橋2004斜拉橋主跨：365風(fēng)速儀，加速度計(jì)，GPS, FB-G溫度傳感器，F(xiàn)I 線監(jiān)測系統(tǒng)。27呼蘭河大橋2000連續(xù)剛構(gòu)橋主跨：40FBG溫度傳感器，F(xiàn)BG應(yīng)變計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)。28牛頭山大橋2002連續(xù)剛構(gòu)橋主跨：4212個(gè)FBG溫度傳感器和應(yīng)變計(jì)，離線監(jiān)測系統(tǒng)。29海滄大橋1999懸索橋主跨：648風(fēng)速儀，溫度傳感器，位移傳感器，GPS30舟山西堠門 大橋在建設(shè)中懸索橋主跨：1650風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器，GPS，位移傳感 傳感器，應(yīng)變計(jì)，攝

18、相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，侵f 計(jì)，地震儀，動(dòng)態(tài)稱重儀。31壩陵河大橋在建設(shè)中懸索橋主跨：1088風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器，GPS，位移傳春 攝相機(jī)，氣壓計(jì)，濕度計(jì)，地震儀，傾角儀，EM 稱重儀。32杭州灣大橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：448在安裝中33東海大橋2005斜拉橋主跨：420風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器，GPS，位移傳春 攝相機(jī)，EM傳感器，侵蝕傳感器，洋流測定儀， 水壓測定儀。34馬桑溪長江 大橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：500光纖傳感器，溫度、濕度、加速度計(jì)，圖像感知35天津永和大 橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：270風(fēng)速儀，加速度計(jì)，溫度傳感器，GPS，應(yīng)變計(jì)， 攝相機(jī)，EM傳感器，動(dòng)態(tài)稱重儀，

19、水平傳感器36八尺門大橋2003連續(xù)剛構(gòu)橋90+2X170+90溫度傳感器、動(dòng)應(yīng)變傳感器，動(dòng)位移傳感器，加337下白石大橋2003連續(xù)剛構(gòu)橋145+2X260+145溫度傳感器、動(dòng)應(yīng)變傳感器，動(dòng)位移傳感器，加338新原高速公 路小溝特大 橋連續(xù)剛構(gòu)橋55+5 X100+55光纖光柵應(yīng)變傳感器，溫度傳感器，動(dòng)態(tài)稱重傳7 撓度傳感系統(tǒng)，壓電式傳感器。39鄭州黃河大 橋1960組合結(jié)構(gòu)71 X永磁傳感器，振動(dòng)傳感器，加速度傳感器，電渦* 溫度傳感器，雨水傳感器，水位傳感器，車號(hào)識(shí);40招寶山大橋2001斜拉橋主跨：258風(fēng)速儀，溫度傳感器，應(yīng)變傳感器，位移傳感器， 傳感器。41青島海灣橋在建設(shè)中拱橋

20、+斜拉橋+懸索橋兩主跨：2605個(gè)風(fēng)速儀，2個(gè)溫度傳感器，應(yīng)變傳感器，傾斜 位移傳感器，13個(gè)GPS，150個(gè)加速度傳感器。42上海長江大 橋在建設(shè)中斜拉橋主跨：7305個(gè)風(fēng)速儀，54個(gè)溫度傳感器，107個(gè)應(yīng)變傳感冒 位移傳感器，16個(gè)GPS，14個(gè)加速度傳感器五、橋梁平安預(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)模型修正與平安評(píng)定的理 論和方法、以及結(jié)構(gòu)平安預(yù)警的多水平準(zhǔn)那么，建立典型重大工程結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與平安評(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)測與平安預(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

21、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一一分析和識(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。

22、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)構(gòu)模型修正的理論與方法：在結(jié)構(gòu)損傷推斷與定位的根底上，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)平安評(píng)定

23、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)那么以及以此為準(zhǔn)那么的結(jié)構(gòu)平安評(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)平安

24、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)平安評(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)平安評(píng)定方法。4橋梁剩余使用壽命預(yù)測。由于影響既有橋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）開展適宜的橋梁系統(tǒng)抗力模型，主要內(nèi)容有： 定義適宜的極限狀態(tài)、定義適宜的橋梁材料和部件抗力系數(shù)、在既有經(jīng)驗(yàn)根底上建立目標(biāo)平 安性指標(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)極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)體系可靠度預(yù)測方法。3、結(jié)構(gòu)平安預(yù)警的多水平準(zhǔn)那么