桥梁结构健康监测系统的意义

桥梁结构健康监测系统的意义

桥梁结构健康监测系统的意义

桥梁结构健康监测系统的主要作用包括: 1) 设计验证,确保

桥梁安全;2) 及时发现桥梁损伤;3) 为桥梁维护管理提供技术依

据;4) 辅助桥梁日常交通管理

尽管( 截止到2006年) 我们国家现有桥梁已经达到了50万

余座,但是有些地方的桥梁管理者对现有桥梁的管理仍然是被

动式的,也就是当桥梁发生安全事故的时候才对桥梁进行维护

( 检测和加固) 这种被动式的管理不可避免的会带来桥梁安全

事故的频繁发生

结构检测与健康监测概况工程结构一般会受到两种损伤一突发性损伤和累积性损伤。突发性损伤由突发事件引起,使损伤在短期内达到或超过一定限值;累积损伤则有缓慢积累的性质,达一定程度会引起破坏影响安全和使用。健康检测能够在突发性损伤发生时及时做出判断和警报,以便采取处理措施,防止发生进一步的破坏和引发其它事故。对于累积损伤,能够定期对损伤的状态做出描述,以便根据情况采取相应措施。二、桥梁健康监测意义(一)监控与评估。桥梁健康检测的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估,为工程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号,为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。为此,监测系统通常对以下几个方面进行监控:①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态;②桥梁重要非结构构件和附属设施的工作状态;③结构构件耐久性;④工程所处环境条件等等。(二)设计验证。由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境,在大桥设计阶段安全掌握和预测其力学特性和行为特性是非常困难的。因此,通过桥梁健康检测所获得的实际结构的动静力行为来检验大桥的理论模型和计算假定具有重要意义。不仅对设计理论和设计模型有验证作用,而且有益于新的设计理论的形成。(三)研究与发展。桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和某种特定桥梁设计的反思,它还可能并成为桥梁研究的现场实验室。由于运营中的桥梁结构及其环境所获得信息不仅是理论研究和实验室调查的补充,而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。三、健康监测系统(一)大型桥梁健康监测系统。大型桥梁健康监测系统一般应包括以下几部分内容: 1、传感系统。由传感器、二次仪表及高可靠性的工控机等部分组成。 2、信号采集与处理系统。实现多种信息源、不同物理信号的采集与预处理,并根据系统功能要求对数据进行分解、变换以获取所需要的参数,以一定的形式存储起来。 3、通信系统。将处理过的数据传输到监控中心。 4、监控中心。利用可实现诊断功能的各种软硬件对接收到的数据进行诊断,包括结构是否受到损伤以及损伤位置、损伤程度等。传感器监测到的实时信号,经过采集与处理曲通信系统传送到监控中心进行分析和判断,从而对结构的健康状况作出评估。若结构出现异常行为,则由监控中心

发出预警信号,并对检测出来的损伤进行定性、定位和定量分析同时提供维修建议。(二)信号的分析与处理。桥梁结构的健康状况是由测试的信号来监测和评估的,即从传感器采集的信号中提取各种特征,对结构进行参数检测、状态监控和损伤诊断等。(三)损伤检测。损伤检测一般可分为两大类,即整体法和局部法。整体法试图评价整体结构的状态.确定损伤存在的可疑区域,而局部法则依靠成熟的无损检测技术对某个特定的部位进行精确检测。整体法和局部法在大型桥梁的损伤检测中结合使用效果较好。四、现有监测系统存在的问题在目前已有的桥梁结构健康与安全监测系统中,明显存在监测项目种类不足,而个别监测项目规模又过于庞大,尤其在对监测数据的管理方面,还没有形成一个较为完善的数据存储与管理查询系统,大量的监测数据得不到妥善的处理和利用。总结现有桥梁健康与安全监测系统的不足之处,在监测系统的总体规划上主要有以下一些较为突出的问题:缺乏有效实用的优化算法造成测点数量巨大,系统规模过大导致数据量大、信息大量冗余;监控系统与管理系统未能实现无缝连接;结构安全评价系统研究多基于理论范畴,缺少工程实用性的研究;桥梁监测系统缺乏规范性指导原则。就现在桥梁结构健康监测及诊断的研究水平来看,在技术层面上也有许多问题主要表现为:传感器的优化布设是桥梁结构健康监测和诊断中的一个重要问题应该做到使用尽量少的传感器获取尽可能多的结构的健康信息。开发适合桥梁结构检测的专用传感器是桥梁检测问题中的关键。测量仪器的精度不够以及效率低是困扰桥梁检测的一大难题五、结语桥梁健康监测研究涉及振动理论、传感技术、测试技术、系统辨识理论、信号分析处理、数据通信、计算机、随机过程和可靠度等多门学科,是—个系统工程。经过多年来的积极探索.人们已经取得了许多成果。但是由于桥梁结构受到许多不确定因素和复杂工作环境的影响

浅析桥梁安全的重要性及健康监测技术

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/8b18405576.html, 浅析桥梁安全的重要性及健康监测技术 作者：程程 来源：《建筑工程技术与设计》2014年第31期 摘要作为道路交通建设的重要组成部分，桥梁的安全性问题日益引起人们关注。由于桥 梁在建设过程中存在施工难度大、环境差的问题，以及部分人为因素，而在服役过程中，反复遭受各种荷载的作用，材料的疲劳与腐蚀，以及自然因素破坏，桥梁的安全存在一定隐患。而桥梁破坏造成的损失无法估量，因此桥梁及时监测桥梁的健康极为重要。本文详细总结了近年来运用较为成熟的桥梁健康监测技术。 关键词桥梁安全；结构健康监测；动力指纹；时间序列 0 引言 随着改革开放，中国城市桥梁建设逐渐进入快速发展阶段，如今，世界桥梁界都把目光聚焦在中国。据统计，中国现有各类桥梁约50万座，每年开工建筑的桥梁约为1万余座，中国正由世界“桥梁大国”向“桥梁强国”迈进。然而，在桥梁建设过程中，无法避免的存在施工质量问题。在投入使用后，各种荷载的反复作用，材料的疲劳与腐蚀，以及洪水、海啸、地震、飓风等自然因素破坏，都将给桥梁带来一定的损伤，如果没有及时修复，桥梁的安全性将逐渐降低而不能继续服役。我国仅2012年发生的桥梁坍塌事故不下7起，造成了极大的人员伤害和经济损失。这些事故不仅轰动了整个工程界，也越发引起人们对桥梁安全性问题的重视。为保证桥梁安全，首先在建设过程中，需要严格监控桥梁的质量管理。更为重要的是，在使用过程中，需对桥梁的健康状况进行实时监测，确保结构在出现损坏的时候及时采取措施。 1 健康监测技术的分类 根据Farrar[1]等人的报道，结构健康监测需要解决以下四个方面问题：判断结构是否存在损伤；发现并定位损伤；评估损伤程度；以及估计结构剩余寿命。健康监测主要分为两类，一类是监测结构局部的损伤，一类着眼于全局的健康监测。 2局部健康监测 传统的局部健康监测法主要包括染色渗透法、超声波、x或r射线、电磁学监测、全息摄影和红外成像等技术对结构和构件的局部进行检测[2]，但这类技术桥梁应用上还是有着一些 共有的限制与弊端：（1）难以对大型、复杂的结构进行健康监测，只能对小型结构或者大型结构的某些部件进行检测；（2）监测过程需要专业人员到现场，无法进行在线监测，导致监测费用高昂；（3）无法监测结构损伤的程度。 3全局健康监测

现代桥梁健康安全监测系统++

目录 一、传统桥梁结构检查与评估概述 (1) 二、现代桥梁健康监测系统概述 (2) 三、健康监测系统研究现状 (3) 四、健康监测系统实施现状 (5) $ 五、健康监测系统应用效果与存在问题 (9) 六、健康监测系统改善建议与发展前景 (10) "

一、传统桥梁结构检查与评估概述 桥梁在建成后，由于受到气候、腐蚀、氧化或老化等因素，以及长期在静载和活载的作用下易于受到损坏，相应地其强度和刚度会随时间的增加而降低。这不仅会影响行车的安全，并会使桥梁的使用寿命缩短。为保证大桥的安全与交通运输畅通，加强对桥梁的维护管理工作极为重要。桥梁管理的目的在于保证结构的可靠性，主要指结构的承载能力、运营状态和耐久性能等，以满足预定的功能要求。桥梁的健康状况主要通过利用收集到的特定信息来加以评估，并作出相应的工程决策，实施保养、维修与加固工作。评估的主要内容包括：承载能力、运营状态、耐久能力以及剩余寿命预测。承载能力评估与结构或构件的极限强度、稳定性能等有关，其评估的目的是要找出结构的实际安全储备，以避免在日常使用中产生灾难性后果。运营状态评估与结构或构件在日常荷载作用下的变形、振动、裂缝等有关。运营状态评估对于大桥工件条件的确认和定期维修养护的实施十分重要。耐久能力评估侧重于大桥的损伤及其成因，以及其对材料物理特性的影响。 传统上，对桥梁结构的评估通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息进行。人工桥梁检查分为经常检查、定期检查和特殊检查。但是人工桥梁检查方法在实际应用中有很大的局限性。美国联邦公路委员会的最近调查表明，根据目测检查而作出的评估结果平均有56%是不恰当的。传统检测方式的不足之处主要表现在： （i）需要大量人力、物力并有诸多检查盲点。现代大型桥梁结构布置极其复杂，构件多且尺寸大，加之大部分的构件和隐蔽工程部位难于直接接近检查，因此，这对现代大型桥梁尤其突出； （ii）主观性强，难于量化。检查与评估的结果主要取决于检查人员的专业知识水平以及现场检测的经验。经过半个多世纪的发展，虽然桥梁的分析设计与施工技术已日趋完善，但对某些响应现象，尤其是损伤的发展过程，尚处于经验积累中，因此定量化的描述是很重要的； （iii）缺少整体性。人工检查以单一构件为对象，而用于现代机械、光学、超声波和电磁波等技术的检测工具，都只能提供局部的检测和诊断信息，而不能

超大跨径【桥梁】结构健康监测关键技术模板

《超大跨径桥梁结构健康监测关键技术》 2017年度湖南省科技进步奖项目公示材料 一、项目名称：超大跨径桥梁结构健康监测关键技术 二、项目简介 桥梁是公路交通的重要节点，而超大跨径桥梁由于结构形式与结构安全的重要性，成为交通线路的重中之中。大桥在投入使用后，不可避免地会受到外界因素（自然灾害、外荷载等）的影响，造成结构安全隐患，最终影响社会经济发展和人民生命财产的安全。 超大跨径桥梁结构健康监测关键技术主要以矮寨特大悬索桥（吉茶高速公路控制性工程，创造了最大峡谷跨径、塔梁完全分离结构设计、轨索滑移法架梁以及岩锚吊索结构四项世界第一）为工程依托，在课题组累积的前期研究基础之上，从监测系统整体效能优化设计、健康监测元器件开发、结构损伤分析与评估等方面开展了深入系统的研究，主要内容及创新点包括： （1）针对桥梁健康监测与评估系统功能划分不明确、系统框架不完全等问题，结合现代计算机通信技术，提出了基于网格的超大跨径桥梁结构健康监测系统。对桥梁结构健康监测系统中评估分析模块效率低、系统间存在信息孤岛等问题进行了优化，最终实现健康监测系统评估功能共享。 （2）针对超大跨径桥梁监测任务点繁多，数据量大等问题，以K-L信息距离为理论基础，提出了K-L信息距离准则。利用该准则研究了超大跨径桥梁传感器优化布置方法，达到用最少测点监测桥梁全面状态的目的。 （3）研究了超大跨径桥梁有限元模型修正方法，提出了基于径向基函数的桥梁有限元模型修正方法，避免了传统的矩阵型和参数型模型修正中修正目标众多、监测自由度与有限元模型自由度不匹配的问题。 （4）根据桥梁的损伤机理与车匀速过桥时与桥梁的耦合特性，提出了基于动能能量比和小波包能量比边缘算子的桥梁结构损伤识别方法。 （5）提出了基于健康监测系统的桥梁拉索疲劳寿命预测方法，研发了低功耗便携式索力在线监测设备等桥梁结构监测元器件。 （6）研发了超大跨径桥梁结构健康监测综合系统，编制了《湖

浅议桥梁结构健康监测系统

文章编号：1009-6825（2011）17-0188-02 浅议桥梁结构健康监测系统 收稿日期：2011-02-24作者简介：王 兰（1983-），女，助理工程师，中交路桥技术有限公司，北京100029 王 明（1982-），男，工程师，中铁二十二局集团第一工程有限公司，北京100040 王兰 王明 摘 要：对桥梁结构健康监测的传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统及桥梁健康评估系统进行了论述，指出了目前国内外桥梁结构健康监测系统存在的差距，阐述了应用桥梁结构健康监测系统的意义，旨在保证桥梁运 营安全。 关键词：桥梁，健康监测，系统中图分类号：U446 文献标识码：A 尽管（截止到2006年）我们国家现有桥梁已经达到了50万余座， 但是有些地方的桥梁管理者对现有桥梁的管理仍然是“被动式”的，也就是当桥梁发生安全事故的时候才对桥梁进行维护（检测和加固）。这种被动式的管理不可避免的会带来桥梁安全事故的频繁发生，如近几年的重庆彩虹桥、宜宾小南门桥、苏州堰月桥以及辽宁盘锦的田庄台桥等塌桥事故。随着桥梁管理理念的发展和桥梁检测、 健康监测以及评估方法的进步，使得变“被动式”的桥梁管理为“主动式”桥梁安全管理成为可能。“主动式”的桥梁管理核心是建立桥梁维护管理制度，定期对 桥梁进行检测（对重大桥梁安装桥梁结构健康监测系统，对其进行“实时检测”），及时了解桥梁的安全状况，并采取相应的修理措 施，避免安全事故的发生。 1桥梁结构健康监测系统基本框架 一个较为完整的桥梁结构健康监测系统一般包括以下四个 子系统：传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统和桥梁健康评估系统。 1．1传感器系统 一般桥梁结构健康监测系统选用的传感器包括两大类：一类 是监测桥梁荷载（系统输入）的传感器，一类是监测桥梁结构反应（系统输出）的传感器。 监测桥梁荷载的传感器包括以下几种：温度计、风速仪、空气温湿度计和汽车动态称重系统等；监测桥梁结构响应的传感器包括以下几种：应变计、加速度计、GPS 、倾角仪、位移计、锚索计等。 根据不同的桥梁结构形式和工程预算的约束，不同的工程可以选择不同的传感器种类和数量。传感器系统设计主要是传感器种类和数量的选择，重点是传感器布点优化设计。 1．2数据采集与传输系统 数据采集设备一般包括五种：1）通用采集仪器，主要采集电类传感器信号，一般可针对具体的项目进行特殊设计。2）光纤光栅解调仪，光纤传感器是近些年来兴起的传感器种类，对于桥梁 监测系统光纤应变计和温度计得到了日益广泛的应用，采集光纤传感器信号使用光纤光栅解调仪。3）振弦采集仪，对于振弦原理 设计的传感器必须用振弦采集设备，如锚索计等。4）GPS 接收机， GPS 数据采集由专门的系统设备完成，GPS 天线通过同轴电缆连接至相应的GPS 接收机。5）动态称重主机， WIM 系统的数据通过高速称重主机接收压电传感器和地感线圈的信号来进行采集。 数据传输包括三个层次：1）从传感器到采集设备的局部传输网络；2）从采集设备到桥头交换机二级传输网络；3）从桥头交换 机到监控中心的骨干传输网络。数据采集与传输系统主要是与 传感器匹配的采集仪器的选择、通道数和采集频率的确定，以及数据传输方案的设计。 1．3数据处理与控制系统 在结构健康监测系统中，对系统监测数据的处理根据处理方 式、处理内容以及处理顺序的不同分为数据预处理和数据后处 理。系统的数据处理功能由数据库服务器与工控机共同来完成。数据采集系统中的原始监测数据的预处理是在各子系统采 集仪上完成， 包括通用数据采集仪、光纤解调仪、GPS 接收机、WIM 称重主机。预处理后的数据经桥头交换机通过光纤传回监控中心，监控中心的工控机接收预处理后的数据并实时显示。 经预处理后的数据实时的传输至监控中心，在各工控机中通过数据处理软件进行数据后处理，由于数据后处理涉及更为复杂的处理方式，因此有时可能需要进行人机交互的数据处理方式。 1．4桥梁结构健康评估系统 桥梁结构健康监测系统直接目的是为了桥梁结构评估。桥梁结构评估包括两个层次：一个层次是基于对监测数据的分析判定桥梁上是否发生了病害，并确定病害大致位置，辅以人工检查确定病害程度和性质。第二个层次是在上述病害下桥梁是否安全，是否需要维修加固。第一个层次是桥梁损伤识别的研究范畴；第二个层次一般有基于可靠度理论的分项系数评估方法和基于精细有限元分析的力学方法。桥梁健康评估系统是桥梁健康监测系统的核心。桥梁健康评估系统主要功能是根据采集的数据和分析结果对桥梁承载能力进行评估， 为桥梁维护提供决策依据。2桥梁结构健康监测系统国内外应用现状 20世纪60年代以来，由于发达国家桥梁严重退化，安全事故不断发生和事故后果的严重性，工程技术人员对桥梁结构监测展开了积极的探索。一方面是桥梁管理系统的研究，美国、英国、日本、加拿大和德国等一些发达国家最先开发了基于计算机的桥梁管理系统，美国从20世纪60年代起就开始使用桥梁管理系统，建成了大量的数据库，以便对桥梁进行科学管理。另一方面是监测系统的研究，到90年代国内外许多大型桥梁安装了健康监测系统，如日本的明石海峡大桥、丹麦的Great Belt 和中国的江阴桥等。 中国香港的青马大桥、汀九桥和汲水门桥三座桥梁同时安装了风与结构健康监测系统WASHMS （Wind And Structural Health Monitoring System ），为便于集中管理，相关部门建立了一个整体监控中心，三座桥梁共用一套整体的数据处理与控制系统和结构健康评价系统，三座桥梁的数据采集与传输作业的控制在监控中心 · 881·第37卷第17期2011年6月 山西 建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．37No．17Jun．2011

健康监测系统设计方案

天津市海河大桥结构健康监测系统初步设计方案 天津市市政工程研究院 2009年3月

天津市海河大桥结构健康监测系统初步设计方案 1桥梁健康监测的必要性 由于气候、环境等自然因素的作用和日益增加的交通流量及重车、超重车过桥数量的不断增加，大跨度桥梁结构随着桥龄的不断增长，结构的安全性和使用性能必然发生退化。自1940年美国Tacoma悬索桥发生风毁事故以后，桥梁结构安全监测的重要性就引起人们的注意。但是受科技水平的限制和人们对自然认识的局限性，早期的监测手段比较落后，在工程应用上一直没有得到很好的发展。20世纪80年代以来，在北美、欧洲和亚洲的一些国家和地区，相继发生了桥梁结构的突然性断裂事件，这些灾难性事故不仅引起了公众舆论的严重关注，也造成国家财产的严重损失，威胁到人民生命安全。国外从20世纪80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522mM的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风荷载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。国外建立健康监测的典型桥梁还有英国主跨194mM的Flintshire独塔斜拉桥、日本主跨为1991mM 的明石海峡大桥和主跨1100m的南备赞濑户大桥、丹麦主跨1624m的Great Belt East悬索桥、挪威主跨为530m的Skarnsunder斜拉桥、美国主跨为440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉桥以及加拿大的Confederatio Bridge桥。中国自20世纪90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的长期监测系统，如香港的Lantau Fixed Crossing和青马大桥、内地的虎门大桥、徐浦大桥，江阴长江大桥等在施工阶段已安装健康监测用的传感设备，以备运营期间的实时监测。 导致桥梁结构发生破坏和功能退化的原因是多方面的，有些桥梁的破坏是人为因素造成的，但大多数桥梁的破坏和功能退化是自然因素造成的。自然原因中，循环荷载作用下的裂缝失稳扩展是造成许多桥梁结构发生灾难性事故的主要原因。近年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳和监测养护措施不足，从而严重影响构件的承重能力和结构的使用，进而发生事故。理论研究和经验都表明，成桥后的结构状态识别和桥梁运营过程中的损伤检测，预警及适时维修，有助于从根本上消除隐患及避免灾难性事故的发生。 现代大跨桥梁设计方向是更长、更轻柔化、结构形式和功能日趋复杂化。虽然在设计阶段已经进行了结构性能模拟实验等科研工作，然而由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定气候环境，要在设计阶段完全掌握和预测结构在各种复杂环境和运营条件下的结构特性和行为是非常困难 的。为确保桥梁结构的结构安全、实施经济合理的维修计划、实现安全经济的运行及查明不可接受的响应原因，建立大跨桥梁结构健康监测系统是非常必要的。通过健康监测发现桥梁早期的病害，能大大节约桥梁的维修费用，避免出现因频繁大修而关闭交通所引起的重大经济损失。 桥梁健康监测就是通过对桥梁结构进行无损检测，实时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进行诊断，对桥梁的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁的维修、养护与管理决策提供依据和指导。安装结构健康监测系统是提高桥梁的养护管理水平，保证桥梁安全运营的高效技术手段。 特别值得一提的是，桥梁的健康监测和施工监控系统均是通过检测和监测手段，测试桥梁结构的内力、变形、环境和荷载，因此，它们在传感器系统、数据传输系统和数据采集系统都具有很大的共享性和重复性。此外，两个阶段在时间顺序上具有衔接性，施工监控阶段的监测数据是健康监测阶段的基础。为了节约资源、降低工程造价，应充分发挥两个系统的共享性，对上述两个系统进行统筹规划和实施，即采取统一设计、统一施工和统一管理的方式，以实现海河大桥的健康监测和施工监控两位一体的工程实施。 2海河大桥工程简况 集疏港公路二期中段工程起点于津沽一线立交以北，向北过津沽公路、海河大桥南侧收费站，与现状海河大桥相邻向北跨越海河后沿现状临港路、东海路向北分别跨越进港铁路一线，新港二号路，三号路，进港铁路二线，新港四号路，泰达大街，会展中心入口，第五大街，第八大街，第九大街，丰田七号路，与疏港二线立交相接。该段桩号范围K9+342.802~K20+419.245，路线全长11.076公里，除起点引路约500M和海河大桥南侧收费站前后各约300M为道路外，其余将近9.8公里均为高架桥。从南向北依次有津沽公路支线上跨分离式立交一座，海河特大桥一座，临港立交、泰达大街立交、第九大街立交互通式立交三座，其他与现状及规划道路交叉位置为直线上跨。海河特大桥工程为海滨大道工程的一部分，设计速度V＝80km/h，双向八车道。

结构健康监测

工程结构健康监测与诊断 姓 名： 查 忍 指 导教 师： 学 号： 专 业： 沈 圣 170527005 建筑与土木工程

琅岐大桥结构健康监测系统初步设计方案 目录 1 桥梁健康监测的必要性 (3) 2琅岐闽江大桥工程概况 (5) 3系统设计原则与功能目标 (9) 3.1 系统设计依据 (9) 3.2 系统设计原则 (10) 3.3 功能目标 (11) 4 健康监测系统方案设计 (11) 4.1 传感器子系统 (11) 4.1.1 环境监测 (12) 4.1.2 视频监测系统 (12) 4.1.3 结构变形监测 (13) 4.1.4 应变(应力)及温度场监测 (14) 4.1.5 斜拉索索力监测 (15) 4.1.6 结构动力性能监测 (15) 4.1.7 监测传感器统计 (16) 4.2 数据采集系统 (17) 4.2.1 数据采集系统设计 (17) 4.2.2 数据采集系统硬件系统 (18)

4.3 数据传输系统 (19) 4.4 监测数据分析与结构安全评定及预警子系统 (19) 4.5 健康监测网络化集成技术和用户界面子系统 (21) 4.6 中心数据库子系统 (21) 4.7 系统后期维护、升级和服务等要求 (21) 4.8 施工注意事项 (22) 4.9 其它 (22) 1桥梁健康监测的必要性 由于气候、环境等自然因素的作用和日益增加的交通流量及重车、超重车过桥数量的不断增加，大跨度桥梁结构随着桥龄的不断增长，结构的安全性和使用性能必然发生退化。自1940年美国Tacoma悬索桥发生风毁事故以后，桥梁结构安全监测的重要性就引起人们的注意。但是受科技水平的限制和人们对自然认识的局限性，早期的监测手段比较落后，在工程应用上一直没有得到很好的发展。20世纪80年代以来，在北美、欧洲和亚洲的一些国家和地区，相继发生了桥梁结构的突然性断裂事件，这些灾难性事故不仅引起了公众舆论的严重关注，也造成国家财产的严重损失，威胁到人民生命安全。国外从20世纪80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m米的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风荷载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。国外建立

桥梁结构健康监测

桥梁结构健康监测

目录 1. 桥梁结构健康监测的概念 0 2. 桥梁结构健康监测系统 0 2.1. 监测内容 0 2.2. 数据传输 (1) 2.3. 数据分析处理和控制 (2) 2.4. 大型桥梁结构健康监测系统 (2) 2.5. 桥梁结构健康监测的现状与发展方向 (3) 3. 桥梁结构健康监测系统的意义 (4) 3.1. 桥梁结构健康监测系统的主要作用包括： (4) 3.2. 桥梁健康监测意义 (4) 4. 现有桥梁结构监测系统存在的问题 (5) 5. 结语 (6)

桥梁结构健康监测 1.桥梁结构健康监测的概念 交通是社会的经济命脉，桥梁是交通的咽喉，交通不畅会制约社会的经济发展，所以保障桥梁的功能性、耐久性，尤其是安全性至关重要。为保证桥梁安全运行、避免严重事故发生,对桥梁结构进行健康监测应运而生，桥梁结构健康监测是以科学的监测理论与方法为基础，采用各种适宜的检验、检测手段获取数据，为桥梁结构设计方法、计算假定、结构模型分析提供验证；对结构的主要性能指标和特性进行分析，及早预见、发现和处理桥梁结构安全隐患和耐久性缺陷，诊断结构突发和累计损伤发生位置与程度，并对发生后果的可能性进行判断与预测。通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。 2.桥梁结构健康监测系统 2.1.监测内容 数据采集与测量的内容主要为：变形(沉降、位移、倾斜)、应力、动力特性、温度、外观检测等。 1)变形监测 采取适宜的测量手段，对桥梁主体结构关键部位的沉降、位移、倾斜量进行监测。常用监测变形的方法有：导线测量法、几何水准测量法、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法和自动全站仪三维坐标非接触量测等。 2)应力监测 桥梁运营状态中主体结构的应力变化是由于主体结构的外部条件和内部状态变化引起

结构健康监测

结构健康监测 【结构健康监测】是指对工程结构实施损伤检测和识别。我们这里所说的损伤包括材料特性改变或结构体系的几何特性发生改变，以及边界条件和体系的连续性，体系的整体连续性对结构的服役能力有至关重要的作用。结构健康监测涉及到通过分析定期采集的结构布置的传感器阵列的动力响应数据来观察体系随时间推移产生的变化，损伤敏感特征值的提取并通过数据分析来确定结构的健康状态。对于长期结构健康监测，通过数据定期更新来估计结构老化和恶劣服役环境对工程结构是否有能力继续实现设计功能。监测简介 监测起源 长期以来，我们一直使用针对质量的不连续的方法来评估结构是否有能力继续服役以实现设计目的。从19世纪初开始，列车员借助小锤通过听锤击铁轨的声音来确定是否存在损伤。在旋转机械行业，几十年来振动监测一直作为检测手段。在过去的十到十五年里，结构健康监测技术开始兴起并产生一个联合不同工程学科分支的新的领域，而且专注于这个领域的学术会议和科学期刊开始产生。因此这些技术变得更为常见。 识别算法 结构健康监测的问题可归入数据模式识别算法的范畴[3-4] 。这个算法可分解为四部分:(1)实用性评估，(2)数据采集和提纯，(3)特征提取和数据压缩，(4)统计模型的发展。当你试图将此算法应用于实际工程结构上获取的数据时，很明显的是，第2-4部分，即数据提纯、压缩、正规化和数据融合来贴近工程实际服役环境是非常关键的环节，我们可通过硬件、软件以及二者的有机结合来实现。 实用性评估 对于健康监测对结构的损伤识别能力，实用性评估涉及到四个方面:

(1)结构健康监测的应用对于生命安全和经济效益有什么好处, (2)怎样对结构进行损伤定义，多重损伤同时存在的可能性，哪种类型最值得关注, (3)什么条件下(不同用途、不同环境)的体系需要监测 (4)使用过程中采集数据的局限性 使用环境对监测的体系和监测过程的完成形成限制条件。这种评估开始将损伤识别的过程和损伤的外部特征联系起来，当然也用到独特的损伤特征来完成检测。 数据采集和提纯 结构健康监测的数据采集部分涉及到选择激励方法、传感器类型、数量和布置，以及数据采集、存储、传输设备。经济效益是选择方案一个重要的参考因素，采样周期是另一个不可忽视的因素。因为数据可在变化的环境中获取，将这些数据正规化的能力在损伤识别过程中变得非常重要。当应用于结构健康监测时，数据正规化是一个分离出由于环境或操作而导致的传感器测得的不准确的数值。最常见的方法是通过测量输入参数来正规化测得的响应。当环境或操作影响比较显著时，我们需要来对比相似时间段的数据或对应的操作周期。数据的不 稳定性的来源需要认识到并把它对系统监测的影响降到最低。总的来说，不是所有的影响因素都可以消除，因此，我们有必要才去适当的措施来确保这些无法消除的因素对监测系统的影响作用大小。数据的不稳定性会因为变化的环境因素、测试条件以及测试的不连续性而加剧。 数据提纯是一个筛选部分有价值数据以完成传递的过程，与特征提取的过程相反。数据提纯很大程度上基于个人相关数据采集的经验。举例来说，通过检查测试设备的安装或许会发现某个传感器的固结已经松动，因此基于个人经验可以在数据

桥梁振动健康监测研究现状

目录 摘要 (2) 关键词 (2) Abstract (2) Keywords (2) 1、桥梁健康监测的概念 (2) 2、桥梁健康监测的内容 (3) 2.1施工阶段的健康监测内容 (3) 2.2 运营阶段的健康监测内容 (4) 3、桥梁监测方法 (5) 3.1 基于动力的健康监测方法 (5) 3.2 联合静动力的健康监测方法 (6) 4、桥梁健康监测系统的组成 (7) 桥梁健康监测系统部分应用实例 (9) 5、桥梁安全预警技术及结构健康状态评估技术 (13) 5.1结构实时损伤推断、定位与模型修正的理论和方法 (13) 5.2结构健康状态评定的理论与方法 (14) 5.3结构安全预警的多水平准则 (15) 6、健康监测系统造价 (16) 7、桥梁健康监测亟待解决的问题 (16) 8、参考文献 (17)

桥梁振动健康监测研究现状 摘要：建成的桥梁在长期的气候、环境以及动力荷载等多因素的耦合作用下， 会因材料的腐蚀与老化导致桥梁自身强度降低和刚度退化。这不仅直接行车安全，更会缩短桥梁的使用寿命。桥梁健康监测即Bridge health monitoring对桥梁结构在振动过程中或营运状况下进行检测与监测，并在此基础上对其安全性能进行评估是发展桥梁振动学科以及保证桥梁安全营运的重要内容。桥梁振动健康监测具有十分重要的作用。本文对桥梁健康监测的普及及其研究现状进行调查与展望。 关键词：桥梁振动健康监测系统抗震评估 Abstract:The bridge has built in the interaction of multi factors that long-term climate, environment and dynamic load, due to corrosion and aging bridge itself leads to the decrease of strength and stiffness degradation. This is not only a direct driving safety, but will shorten the service life of the bridge. Detection and monitoring of the operating condition of bridge structure during vibration, and on the basis of its safety performance assessment is the development of bridge vibration subjects as well as an important part to ensure the safe operation of the bridge. Vibration of bridge health monitoring plays an important role in . In this paper the popularization of the bridge health monitoring and research status will be survey and prospect. Keywords: bridge health monitoring system vibration seismic evaluation 1、桥梁健康监测的概念 桥梁健康监测的基本任务即是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护维修与管理决策提供依据和指导。

大型桥梁结构智能健康监测系统集成技术研究(1)

第39卷第2期土　木　工　程　学　报Vol 139No 12 　2006年2月CH I N A C I V I L E NGI N EER I N G JOURNAL Jan 12006 大型桥梁结构智能健康监测系统集成技术研究 李　惠1 　周文松1 　欧进萍1 　杨永顺 2 (1.哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150090;2.山东省交通厅公路局,山东济南250002) 摘要:首先分析研究了桥梁健康监测系统的各个子系统的功能、特点、实现方法与硬软件系统,研究了完成桥梁健康 监测任务对各个子系统协同工作的要求。提出了以Lab W indows/Lab V I E W 为桥梁健康监测系统的核心软件,由它“指挥”、调用和驱动各个子系统的运行和数据的交互与通讯;以数据管理子系统的数据库作为桥梁健康监测系统的中心数据库,它不仅存储桥梁结构及其监测数据的全部信息,同时所有的数据交互均通过该数据库完成。建议采用B r ower/Server 系统模式将桥梁结构健康监测的各子系统相互结合,建立基于网络平台的开放式的实时在线智能健康监测系统。最后,为一座实际的三塔斜拉桥集成了一套健康监测系统。关键词:大跨桥梁;健康监测;系统集成;网络平台;智能中图分类号:U44517　U447 文献标识码:A 文章编号:10002131X (2006)022******* A study on system i n tegra ti on techn i que of i n telli gen t m on itor i n g system s for soundness of long 2span br i dges L i Hui 1 　Zhou W ensong 1 　O u J inping 1 　Yang Yongshun 2 (1.Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150090,China 2.H ighway Bureau of Trans portati on Office,Shandong Pr ovincial,J inan 250002,China ) Abstract:This paper analyzed all the subsyste m s in their functi ons,characteristics,i m p le mentati ons,and their hard ware and s oft w are .A study was made on the require ment of concerted app licati on of these subsyste m s for the s oundness monit oring of l ong 2s pan bridges . It was suggested that Lab W indows/Lab V I E W is t o be used as the main syste m t o contr ol the running of the subsyste m s and the interchanging of infor mati on a mong the m.The database of a data menage ment syste m is used as the central database,which st ores not only the infor mati on of the bridge structure,but als o the monit oring inf or mati on . It was suggested t o use B r ower/Server syste m t o connect all the subsyste m s,and an open,real ti m e and online s oundness monit oring syste m based on the net w ork p latfor m can be f or med .Finally,a s oundness monit oring syste m f or a three 2t o wer cable 2stayed bridge was cited as an exa mp le . Keywords:l ong 2s pan bridge;s oundness monit oring syste m;syste m integrati on;net w ork p latf or m;intelligence E 2ma il:lihui@hit 1edu 1cn 基金项目:国家自然科学基金(50410133)、国家杰出青年科学基金 (50525823) 作者简介:李惠,教授收稿日期:2004206225 引 言 桥梁结构造价昂贵,投资规模大,运行或使用期长,在其长达几十年、甚至上百年的服役期间,环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应与突变效应等不利因素的耦合作用将不可避免地导致结构和系统的损伤积累和抗力衰减,从而抵抗自然灾害、甚 至正常环境作用的能力下降,极端情况下可能引发灾 难性的突发事故 [1] 。健康监测系统可以较全面地把 握桥梁结构建造与服役全过程的受力与损伤演化规律,是保障大型桥梁的建造和服役安全的有效手段之一。结构健康监测系统研究已经成为航空航天、国防、复合材料、土木工程等领域的热点研究方向。各国均在新建的和已服役的重要工程结构上增设健康监测系统 [2-3] 。美国20世纪80年代中后期开始在多座 桥梁上布设监测传感器,监测环境荷载、结构振动和局部应力状态,用以验证设计假定、监视施工质量和实时评定服役安全状态。例如,佛罗里达州的Sunshine Sky way B ridge 桥上安装了500多个传感器。

桥梁健康监测技术试题及答案

桥梁健康监测技术试题及答案 第1题 桥梁健康监测的主要内容为（） A.外部环境监测，通行荷载监测，结构关键部位内力监测，结构几何形态监测，结构自振特性监测，结构损伤情况监测等； B.风载、应力、挠度、几何变位、自振频率； C.外观检查、病害识别、技术状况评定； D.主要材质特性、承载能力评定。 答案:A 第2题 对于连续刚构桥梁外部环境监测的最重要内容为（） A.风速、风向； B.温度； C.湿度； D.降雨量； 答案:B 第3题 通行荷载监测重点关注参数为（） A.通行车辆尺寸和数量；

B.通行车辆的轴重和轴距，交通流量； C.大件运输车辆； D.超限运输车辆。 答案:B 第4题 下列哪项不是桥梁结构关键部位内力主要监测内容（） A.斜拉桥索力； B.梁式桥主梁跨中截面应力； C.钢管混凝土拱桥的拱脚截面应力； D.、梁式桥桥墩内力。 答案:D 第5题 下列哪项不是结构几何形态主要监测内容（） A.连续刚构桥的墩底沉降； B.连续梁桥的主梁挠度； C.系杆拱桥的吊杆伸长量；拱桥 D.斜拉桥墩（塔）顶偏位。 答案:C 第6题

某桥梁监测结果发现该桥的自振频率有逐渐降低趋势，表明该桥（） A.刚度增大，振动周期变长，技术状况好； B.刚度增大，振动周期变短，技术状况好； C.刚度降低，振动周期变长，技术状况变差； D.刚度降低，振动周期变短，技术状况变差。 答案:C 第7题 结构损伤监测内容不含（） A.损伤部位、范围； B.、损伤类型； C.损伤开展情况； D.损伤原因。 答案:D 第8题 下列不属于桥梁健康监测使用的环境监测设备的是（） A.风速仪； B.风向仪； C.雨量计和蒸发计； D.温度传感器。 答案:C

桥梁健康监测系统方案

桥梁健康监测系统方案

目录 1 项目概况---------------------------------------------------------------- 1 1.1 桥梁概述----------------------------------------------------------- 1 1.2 监测目的----------------------------------------------------------- 1 1.3 监测依据----------------------------------------------------------- 1 1.4 监测内容----------------------------------------------------------- 1 2 基本思路--------------------------------------------------------------- 2 3 巴河特大桥健康监测断面及测点布置----------------------------------- 2 3.1 主梁关键截面竖向变形-------------------------------------------- 2 3.2 主梁关键截面应变监测-------------------------------------------- 3 3.3 箱梁温度、湿度--------------------------------------------------- 3 3.4 车辆荷载---------------------------------------------------------- 4 3.5 监测仪器设备------------------------------------------------------- 4 4 监测系统---------------------------------------------------------------- 4 4.1系统组成---------------------------------------------------------- 4 4.2 监测系统实施方案------------------------------------------------ 5

结构健康监测

工程结构健康监测与诊断 姓名：查忍 指导教师：沈圣 学号： 专业：建筑与土木工稈 琅岐大桥结构健康监测系统初步设计方案 目录 1桥梁健康监测的必要性 .............................. 2琅岐闽江大桥工程概况 .............................. 3系统设计原则与功能目标 ............................ 3.1系统设计依据.............................. 3.2系统设计原则.............................. 3.3 功能目标............................... 4健康监测系统方案设计 .............................. 4.1传感器子系统.............................. 4.1.1 环境监测 .......................... 4.1.2视频监测系统.......................... 4.1.3结构变形监测.......................... 4.1.4应变（应力）及温度场监测................... 4.1.5斜拉索索力监测.......................... 4.1.6结构动力性能监测........................

4.1.7监测传感器统计.......................... 4.2数据采集系统.............................. 4.2.1 数据采集系统设计....................... 4.2.2数据采集系统硬件系统....................... 4.3数据传输系统.............................. 4.4监测数据分析与结构安全评定及预警子系统 ................. 4.5健康监测网络化集成技术和用户界面子系统 ................. 4.6中心数据库子系统........................... 4.7系统后期维护、升级和服务等要求 .................... 4.8 施工注意事项............................. 4.9其它................................. 1桥梁健康监测的必要性 由于气候、环境等自然因素的作用和日益增加的交通流量及重车、超重车过桥数量的不断增加，大跨度桥梁结构随着桥龄的不断增长，结构的安全性和使用性能必然发生退化。自1940年美国Tacoma悬索桥发生风毁事故以后，桥梁结构安全监测的重要性就引起人们的注意。但是受科技水平的限制和人们对自然认识的局限性，早期的监测手段比较落后，在工程应用上一直没有得到很好的发展。20世纪80年代以来，在北美、欧洲和亚洲的一些国家和地区，相继发生了桥梁结构的突然性断裂事件，这些灾难性事故不仅引起了公众舆论的严重关注，也造成国家财产的严重损失，威胁到人民生命安全。国外从20世纪80年代中后期开始建立各种规模的桥梁健康监测系统。例如，英国在总长522m米的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器，监测大桥运营阶段在车辆与风荷载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应，同时监测环境风和结构温度场。国外建立健康监测的典型桥梁还有英国主跨194m米的Flintshire 独塔斜拉桥、日本主跨为1991m米的明石海峡大桥和主跨1100m的南备赞濑户大桥、丹麦主跨1624m的Great Belt East 悬索桥、挪威主跨为530m的Skarnsunder斜拉桥、美国主跨为440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉桥以及加拿大的Confederatio Bridge桥。中国自20世纪90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的长期监测系统，如香港的Lantau Fixed Crossing 和青马大桥、内地的虎门大桥、徐浦大桥，江阴长江大桥等在施工阶段已安装健康监测用

桥梁健康监测答案

第1题桥梁健康监测的主要内容为（） A、外部环境监测，通行荷载监测，结构关键部位内力监测，结构几何形态监测，结构自振 特性监测，结构损伤情况监测等； B、风载、应力、挠度、几何变位、自振频率； C、外观检查、病害识别、技术状况评定； D、主要材质特性、承载能力评定。 第2题对于连续刚构桥梁外部环境监测的最重要内容为 （） A、风速、风向； B、温度； C、湿度； D、降雨量； 第3题通行荷载监测重点关注参数为（） A、通行车辆尺寸和数量； B、通行车辆的轴重和轴距，交通流量； C、大件运输车辆； D、超限运输车辆。 第4题下列哪项不是桥梁结构关键部位内力主要监测内容 （） A、斜拉桥索力； B、梁式桥主梁跨中截面应力； C、钢管混凝土拱桥的拱脚截面应力；

D、、梁式桥桥墩内力。 第5题下列哪项不是结构几何形态主要监测内容 （） A、连续刚构桥的墩底沉降； B、连续梁桥的主梁挠度； C、系杆拱桥的吊杆伸长量；拱桥 D、斜拉桥墩（塔）顶偏位。 第6题某桥梁监测结果发现该桥的自振频率有逐渐降低趋势，表明该桥（） A、刚度增大，振动周期变长，技术状况好； B、刚度增大，振动周期变短，技术状况好； C、刚度降低，振动周期变长，技术状况变差； D、刚度降低，振动周期变短，技术状况变差。 第7题结构损伤监测内容不含（） A、损伤部位、范围； B、、损伤类型； C、损伤开展情况； D、损伤原因。 第8题下列不属于桥梁健康监测使用的环境监测设备的是 （） A、风速仪；

B、风向仪； C、雨量计和蒸发计； D、温度传感器。 第9题下列不属于通行荷载监测指标的是（） A、轴载荷； B、轴数、轮数； C、车速； D、车辆高度。 第10题对于已建成的斜拉桥，适宜采用下面哪种方式进行索力监测（） A、电桥式压力环； B、振弦式锚索计； C、光纤式锚索计； D、采用振动法安装加速度传感器测定。 第11题对于连续刚构桥主梁挠度监测适宜采用的方法和设备为（） A、布置水准测点，定期进行主梁线形测量； B、建设GPS测点，在线进行线行测量； C、基于连通管原理，在线采用静力水准系统监测； D、布置测点，采用全站仪进行测量。 第12题对于大跨径桥梁的动力特性监测，下列说法正确的是（）