橋梁健康監(jiān)測技術(shù)研究

1、<p>　　橋梁健康監(jiān)測技術(shù)研究</p><p>　　摘要：橋梁易受環(huán)境、人為、自身材料性能等眾多不定時或不可預測因素的影響，使得在使用過程中產(chǎn)生不同程度的損傷進而影響其安全和壽命。橋梁健康狀況反饋信息的缺乏導致橋梁坍塌及破壞事故難以預測與控制，造成慘重的人員傷亡和巨大經(jīng)濟損失。為此，橋梁結(jié)構(gòu)健康技術(shù)應(yīng)運而生，它利用傳感元件、智能處理與動態(tài)管理系統(tǒng)等對橋梁進行實時結(jié)構(gòu)損傷檢測和狀況評估，為橋梁的后期維護

2、提供了一種科學的監(jiān)測與管理手段。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁健康監(jiān)測；損傷識別；狀況評估；傳感元件； </p><p>　　中圖分類號：K928.78 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　橋梁的生命過程一般包括規(guī)劃與論證、設(shè)計、施工、運營管理以及養(yǎng)護維修等

3、幾個階段，以往人們往往只關(guān)注設(shè)計與施工階段，但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、地震、疲勞、人為因素等作用，以及材料自身性能的不斷退化，導致結(jié)構(gòu)各部分在遠沒有達到設(shè)計年限前就產(chǎn)生不同程度的損傷和劣化。由于缺乏對橋梁的科學監(jiān)測與管理，橋梁的健康狀況信息得不到及時反饋，國內(nèi)外，因橋梁的突然倒塌與破壞造成人車墜毀的重大事故屢見不鮮，不僅影響了交通還帶來了巨大的經(jīng)濟損失。在這種情況下，人們對現(xiàn)代橋梁的質(zhì)量和壽命才逐漸

4、關(guān)注起來，尤其是隨著橋梁分析理論、施工技術(shù)、材料性能的迅速發(fā)展，橋梁的結(jié)構(gòu)越來越柔，跨度越來越大，對橋梁結(jié)構(gòu)進行健康監(jiān)測就顯得尤為重要。本文首先概述了橋梁健康監(jiān)測技術(shù)的概念及重要意義，然后對其系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用實例也作了簡要介紹。 </p><p>　　橋梁健康監(jiān)測技術(shù)簡介 </p><p>　　橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)（Bridge Health Monitoring System，BHMS）是一個

5、融合了現(xiàn)代信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代檢測技術(shù)和結(jié)構(gòu)損傷診斷技術(shù)、安全性評估技術(shù)等的新興技術(shù)。1997年，Housner等對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測進行了定義：“在現(xiàn)場進行結(jié)構(gòu)特性，包括結(jié)構(gòu)響應(yīng)的無損檢測和分析，其目的是：如果有損傷，則進行損傷識別、確定損傷的位置、估計損傷的嚴重程度并評價損傷對結(jié)構(gòu)影響后果”。即一個結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)必須同時能夠進行結(jié)構(gòu)損傷檢測和狀況評估。 </p><p>　　目前，大型橋梁的健康監(jiān)

6、測、養(yǎng)護與維修得不到應(yīng)有的重視，往往是在出現(xiàn)問題后才亡羊補牢。傳統(tǒng)的檢測方法由于其滯后性、效率低，造成橋梁管理成本的提高與資源配置的不合理，已跟不上橋梁發(fā)展的需求。在這種情況下，建立橋梁健康監(jiān)測與安全評定系統(tǒng)，能夠大大提高檢測效率，實時掌握橋梁狀態(tài)變化，評價橋梁的承載能力和使用功能，以及橋梁的安全可靠性，其意義在于： </p><p>　　及時把握橋梁結(jié)構(gòu)運營階段的工作狀態(tài)，識別結(jié)構(gòu)損傷以及評定結(jié)構(gòu)的安全、可靠性

7、與耐久性； </p><p>　　為運營、維護、管理提供決策依據(jù)，可以使得既有橋梁的技術(shù)改造決策更加科學、改造技術(shù)方案的設(shè)計更加合理、經(jīng)濟； </p><p>　　驗證橋梁設(shè)計建造理論與方法，完善相關(guān)設(shè)計施工技術(shù)規(guī)程，提高橋梁設(shè)計水平和安全可靠度，保障結(jié)構(gòu)的使用安全，具有重要的社會意義、經(jīng)濟價值和廣泛的應(yīng)用前景。 </p><p><b>　　系統(tǒng)研究方法

8、分析 </b></p><p>　　橋梁由完好到破壞是一個逐步損傷演變的過程，直接源于環(huán)境有害物質(zhì)的侵蝕，車輛、地震、風及各種人為因素的影響，以及材料自身性能變化等結(jié)構(gòu)損傷的存在。1971年，美國制定了國家橋梁檢測標準（NBIS），提供了檢測方法的細節(jié)、檢測時間間隔和檢測人員資格的統(tǒng)一指導，隨后世界各國在橋梁檢測方面都有了很大的發(fā)展。 </p><p>　　目前，通常從三個方面

9、對橋梁損傷信息進行監(jiān)測：風、車輛、溫度、壓力等荷載等環(huán)境作用；利用無損檢測技術(shù)對應(yīng)力、應(yīng)變、裂紋、疲勞等局部響應(yīng)情況進行監(jiān)測；位移、速度、加速度、撓度、索力、振動特性、狀態(tài)反應(yīng)等結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)情況。 </p><p>　　在整個橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中，各類高性能智能傳感元件、信號采集與通訊系統(tǒng)、綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能處理與動態(tài)管理系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)實時損傷識別、定位與模型修正系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)健康診斷、安全預警與可靠性預測系統(tǒng)是關(guān)鍵部分，

10、監(jiān)測系統(tǒng)基本組成見下圖所示。 </p><p>　　圖1 監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu) </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　隨著現(xiàn)代檢測技術(shù)和計算機通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，橋梁綜合健康監(jiān)測技術(shù)越來越趨于智能化、實時化、自動化和網(wǎng)絡(luò)化。但是目前的檢測系統(tǒng)也普遍存在一些技術(shù)問題，如缺乏有效的傳感器優(yōu)化布設(shè)評估標準，隨著信息需求量的增多，監(jiān)

11、測指標體系越來越龐大，如何確定傳感器的最優(yōu)布置點就成了目前研究的熱點；橋梁工程自身體積大、質(zhì)量重，具有較低的自然頻率和振動水平，動態(tài)響應(yīng)易受環(huán)境狀態(tài)、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件等影響，目前還沒有一個損傷指標可以全面、敏感地反映橋梁損傷狀態(tài)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 張瑩.淺談橋梁健康監(jiān)測技術(shù)方法[J].城市建設(shè)理論研究，2012(