高速铁路桥梁健康监测数据采集系统设计研究

桥梁

被动防撞措施,并加强防范、监控措施,重点保护主要通航口的桥墩,同时不能忽视引桥部分的安全。主动防撞措施方面,建议设置导航标等;被动防撞措施方面,可设置局部防撞措施,例如:在主通航孔的桥墩设置橡胶防护装置等。对于重要桥梁,要建立主动防撞系统(如VTS 等),减少人为原因导致的船撞桥事故,降低年船撞桥概率。参考文献:

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收稿日期:2010-03-23;修回日期:2010-04-09

基金项目:铁道部科技研究开发项目重大课题(2008G032 10)作者简介:秦世强(1987 ),男,博士研究生,E m ai:l q s q i ang417@126.co m 。

高速铁路桥梁健康监测数据采集系统设计研究

秦世强,蒲黔辉,施洲

(西南交通大学土木工程学院,成都 610031)

摘要:结合高速铁路桥梁健康监测的特点,从硬件和软件两个方面设计数据采集子系统;首先,分析各个监测项目中的传感器,以及传感器的选用原则和输出信号的特点,在此基础上进行数据采集系统的硬件设计;然后,比较各种数据采集软件设计平台,提出利用软件进行数据采集的模拟,详细论述各个模拟模块的建立过程;最后利用所述方法为某高速铁路桥梁设计了数据采集子系统,系统的建立为高速铁路桥梁健康监测理论研究提供了方法,为同类型数据采集系统设计提供参考。关键词:高速铁路;健康监测;数据采集;桥梁;信号模拟中图分类号:U 441 3 文献标识码:A 文章编号:1004-2954(2010)10-0067-04

随着经济发展对交通运输要求的提高,高速铁路成为目前铁路建设中的主要方向。高速铁路封闭运营,线路近一半以上为桥梁。如何保证桥梁(尤其是大跨度桥梁)在高速列车行驶下的安全,是目前高速铁路桥梁建设中所必须关注的议题。大型桥梁投资规模大,服役周期长,通过在桥梁上布设各种传感器,测试桥址处的环境荷载以及桥梁本身的动力响应,实时

动态的掌握桥梁在施工和运营期间的健康状况,已经成为许多大桥建设者们的共识。通过桥梁健康监测,可以对桥梁结构状态进行监控和评估,在桥梁运营状况严重异常时发出警报,为桥梁的维护和管理提供依据;也可以验证桥梁的设计理论,为同类型的桥梁设计提供参考;还可以促进桥梁抗风、抗震的理论研究[1~2]。芜湖长江大桥[3]布设了1套以环境监测、结构性能监测、行车安全监测等为主体的多参数、多传感器和相关调理仪的长期健康监测和报警系统,实现自动对结构的损伤识别和寿命评估,评价大桥的安全性

和可靠性;南京长江大桥[4]

通过安装风速风向仪、温度仪、加速度计、应变计、位移计等200个传感器,形成一套安全监测和状态评估系统,并建立了基准有限元模型,对已服役多年的大桥的状态进行了准确的把握。一般而言,桥梁健康监测系统包括传感器子系统、数据采集子系统、数据分析处理子系统、损伤识别和性能评定子系统[5~7]

,各个系统之间紧密结合、协调工作,成为一个有机的整体,各个子系统缺一不可。随着仪器设备学科的发展,光纤光栅传感器等新型传感器已经投入使用,传感器的测试精度得以大幅提高,传感器已不再是制约桥梁健康监测发展的主要因素;而近10年关于健康监测的理论研究主要集中于信号处理方法和

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结构损伤识别及状态评估,并发展出以小波变换、H il bert H uang变换为代表的时频分析方法以及以振动测试为基础的动力损伤识别方法,这些都大大促进桥梁健康监测理论发展;相比之下,数据采集子系统作为健康监测系统的前提,涉及到硬件及软件的设计,是整个系统开发中的一个难点,目前关于高速铁路桥梁健康监测系统数据采集的系统研究并不多见。

对高速铁路桥梁健康监测数据采集子系统进行系统的设计,首先分析高速铁路健康监测所用的传感器的特点、选择原则、传感器输出信号的特征,在此基础上进行数据采集子系统的硬件设计;然后对数据采集子系统软件设计进行详细概述,提出利用软件进行数据采集模拟的概念,并对数据采集模拟系统中的结构响应模拟、多媒体定时器和数据存储等三个模块进行详细分析;最后,对某高速铁路桥梁健康监测数据采集子系统的建立作简要概述。

1 传感器系统概述

1 1 高速铁路桥梁健康监测项目及传感器

传感器能否较全面和准确测试出桥梁周边环境、结构局部和整体信息,对桥梁健康监测起到至关重要的作用。高速铁路桥梁列车行车速度快,桥梁结构本身振动效应明显,行车平稳和行车安全要求高;对于通过城市中心的高速铁路桥梁,还需控制其噪声,与这些要求相对应的是高速铁路健康监测中对振动效应及行车安全监测的投入。高速铁路常用监测项目及其对应的传感器如下。

(1)桥址处环境监测:桥址处的温度湿度对材料耐久性有影响,温差更是会导致结构内力的重分布;风荷载会对桥梁结构产生风致振动,虽然大跨度桥梁设计中已经考虑了空气动力方面的因素,但仍需要加强对风速风向的安全监测,以考虑风荷载对结构的静动力效应。对应于桥址环境监测的传感器主要有:监测风荷载的机械式或三向超声风速风向仪、测试温度荷载的电阻式温度计或光纤光栅温度传感器、测试空气湿度的湿度计。

(2)结构振动效应监测:结构在列车荷载及风荷载下的动力响应,包括动应变、动位移、竖向横向加速度,这些指标比较明确地反映了结构在活载下的状态。对应的传感器有:测试动应变的电阻应变计、振弦式应变计和光纤光栅应变传感器,测试动位移的拉绳式位移传感器、电子测距仪和GPS,测试加速度的电容式加速度计和力平衡加速度计等。

(3)结构局部性能监测:结构局部性能监测主要包括支座沉降、特殊部位如短吊杆的疲劳、斜拉索索力等的监测,以防止结构出现局部失稳。常用的传感器有:!测试支座位移和转角的位移计和倾角仪;?测试短吊杆拉力的吊杆拉力测试仪;#测试斜拉索索力的压力传感器和磁通量传感器等。

(4)行车安全监测:主要监测列车的轴重、行车速度、列车的到达离开,对应的传感器有测试行车速度的测速仪、测试轴重的电子动态地秤、列车到达离开监测的计轴传感器等。

通过以上4个方面的监测,基本上涵盖了高速铁路桥梁在运营期间健康状况评估所需要的外部荷载和动力响应。

1 2 传感器选择原则

针对上述的各个监测项目的多种传感器,在选择时一般遵循以下原则:!传感器的性价比;传感器设备是整个健康监测系统最昂贵的设备,选用时需考虑整个系统造价,在传感器的性能和价格之间作协调平衡;?传感器的技术指标;包括量程、精度、灵敏度是否符合测试要求,阶跃响应和频率响应范围能否覆盖结构的频率等;#传感器对工作环境的要求,包括环境温度、湿度、结构对传感器的振动是否超出传感器的限值;?传感器与其他设备的兼容性;传感器输出的信号一般较弱,需经过调理和放大,因此在选择时需考虑传感器与相关信号调理设备的兼容性;另外,多个传感器需协调工作,输出的信号需经过通信设备进行传输,因此传感器的组网能力、传感器能否与计算机通信、信号传输的距离等也是重要的指标。

1 3 传感器输出信号特征分析

传感器输出信号一般可分为3类:一类是由惠斯顿电桥输出的mV级低电压信号,一类是模拟电流电压信号,一类是数字信号;对于输出低电压信号的传感器(如压电加速度传感器),其信号需经过放大、滤波和去噪等调理;可输出模拟信号的传感器有加速度传感器、振弦式应变计、风速风向仪、电子动态地秤、热电偶和热电阻式温度计、磁通量传感器等,这类传感器内置A/D转换模块,信号与计算机的通信遵循标准传输协议,如串口协议RS 232、RS 485等;可输出数字信号的传感器有倾角仪、GPS、温度传感器等。

传感器输出的信号量决定了整个数据采集子系统构建的难易程度,信号输出总量一般取决于传感器的总数以及单个传感器的采样频率,对高速铁路桥梁,由于振动测试传感器数量较多,而且对于动力响应测试,采样频率一般比较高,因此,传感器数量及位置的优化对整个系统的构建起到至关重要的作用,目前在这一方面的研究已取得一定成果。

总言之,传感器的类型、信号输出特征对数据采集子系统规模、通道数目、硬件的采样频率、数据的存储等方面提出了要求,是数据采集系统的基础。

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桥梁

2 数据采集硬件方案

桥梁健康监测的硬件方案一般有两种。

(1)基于板卡的集中式数据采集系统,其数据采集依赖于数据采集卡,数据采集卡是实现数据采集功能的计算机扩展卡,目前常用的数据采集卡有I SA 、PX I 、PC I 总线数据采集卡。利用这种方式组建的数据采集系统成本低、数据采集速度快,但是稳定性一般。

(2)基于现场总线的分布式数据采集系统,是一种基于公开化、标准化的数据采集系统组建方案,各种厂家生产的设备遵守同一协议规范,通过现场总线网络连接成一个系统,便于维护和管理。目前常用的现场总线有USB 、RS 232、以太网、RS 485、PROFI B US 总线、Lon W or ks 总线、C AN 总线等。其中,U SB 及RS 232的传输距离短,不能满足工业控制现场传输的要求;以太网传输速度快,但实现方式复杂,成本高;RS 485为非严格的总线标准,PROF I B US 总线常用于电力、机械等行业,而健康监测系统常用C AN 总线和Lon W orks 总线。分布式数据采集系统布线简单,易于维护,但成本较高。一般的基于现场总线的数据采集系统硬件结构如图1

所示。

图1 数据采集硬件结构

3 数据采集系统软件设计

数据采集硬件系统设计完成后,需进行软件设计,软件是数据采集系统的核心,成功的软件开发不仅能够提供友好的界面,而且能将硬件的功能最优化。软件设计时,需考虑各个模块之间的接口,尽量使接口通用化,在此基础上保证软件运行的效率和稳定性。目前,用于数据采集系统软件开发的平台有:汇编语言、V isua l B ASI C 语言、C 语言、V isual C ++、Lab W i n do w s/CV I 开发平台,LabVI E W 开发平台。汇编语言语言本身比较复杂,对工程技术人员而言开发难度高,目前很少应用于桥梁健康监测系统的开发;V isual B ASI C 利用先可视化再编程的思想,语言简单易懂,在界面制作和数据库技术方面具有优势,芜湖长江大桥健康监测系统数据库查询与管理系统客户端采用了V isua l B ASI C 开发,取得

了不错的效果;V isual C++利用其对界面、数据库、网络编程的支持,并提供了相应的类库,往往成为开发者的首选,其开发出的软件具有效率高,稳定性好的特点;Lab W i n dows /C V I 是一个标准的C 语言开发环境;Lab V I E W 是由美国国家仪器(N I)公司推出的图形化编程工具,利用其内置函数库可完成数据采集、数据分析和显示任务,目前被广泛应用于数据采集系统软件开发中。随着虚拟仪器技术的提出和发展,硬件设备作为数据采集系统平台,与软件技术结合在一起,实现了%软件就是仪器&的现代化仪表发展理念,为健康监测数据采集系统软件开发提供了多种解决方案。

传统的数据采集系统将传感器等设备进行驱动并与之通信,将采集到的数据基于各种传输协议传至监控中心,进行分析处理,便完成了数据采集子系统的组建;这种方式完全依赖于系统的硬件设备,不利于健康监测理论研究发展,于是提出利用软件进行数据采集的模拟,在有限元计算的基础上进行结构动力响应的模拟,作为系统的输入。数据采集子系统在包含上述两种数据采集解决方案后,可以对比实测动力响应与模拟动力响应,将模拟值作为健康监测一种趋势预测,为健康监测理论研究提供一种新的思路。一般而言,这种利用软件模拟数据采集的方法包括结构响应的模拟、多媒体定时器的应用和数据存储等3个模块。3 1 结构响应的模拟

结构响应的模拟包括土、基础、结构体系的整体和局部响应的模拟,是结构识别理论中一个重要部分;通过结构识别可得到结构的客观基准,这也是健康监测的先决条件

[7]

。在数据采集系统软件开发中,结构响

应的模拟可分为2个层次:!简单信号的模拟;利用一些数值方法可模拟出一些简单验证性信号,利用这

类信号进行软件的开发调试,由于信号简单明了,对软件中使用的理论具有很好的验证性作用。简单信号的模拟可以采用三角级数法[8]

,对平均值为0的平稳高斯过程x (t),若功率谱密度函数为S x ( ),可以用下式模拟:x (t)=

k=1

cos ( k t+ k ),其中 k 是0~2

范围内的同一随机变数,且是相互独立的;a k 是利用功率谱密度函数S x ( )由式a 2

k =4S x ( k )! 得到。?精确响应的模拟;结构响应的精确模拟针对具体的结构而言,可建立有限元模型,通过实测数据的反馈,进

行模型修正,得到结构的基准有限元模型;通过对基准有限元模型的时程分析可到结构的响应;这种模拟方法的精确度取决于有限元模型建立的准确程度,缺点是不能考虑随机因素的影响。3 2 多媒体定时器的应用

定时器是工业控制软件开发中常用的一个工具。

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VC++中提供了多种定时器以供选择,根据健康监测的采样频率,选取多媒体定时器。多媒体定时器[9]服务是由多媒体扩展库MM SYSTE M.DLL提供,可精确读出当前时间,并在非常精确的时间间隔内完成事先指定的事件。VC++中,首先利用ti m eBeg inPeri o d()建立定时器的分辨率;然后利用ti m eSetEvent()建立在指定时间内所需完成的事件,在数据采集系统中该时间即为数据的采集和结构响应的模拟;最后调用ti m e K ill E vent()结束定时器事件。

3 3 数据的存储

高速铁路桥梁健康监测系统测点多,采样频率高,因而数据量大,如何存储这些海量数据,是数据采集系统软件开发中的一个难题。首先,需对采样的原始数据进行备份,以防止因断电或其他原因导致系统崩溃时能够恢复一定长度的原始数据;一般而言,应能查询到10d以内的原始数据;可利用文件系统或数据库系统对原始数据进行存储,文件系统存储方式简单,但数据冗余大、共享差、独立性不好;数据库系统存储方式具有许多优点,如数据冗余度小,数据之间共享方便,而且数据具有逻辑独立性,提高了数据的安全性。目前,桥梁健康监测中大多包含一个中心数据库和几个子数据库,中心数据库协调各子数据库,并与Internet 结合,实现数据的远程管理;中心数据库的开发可利用SQL sever或Orac l e等大型网络数据库,子数据库的开发则可利用A ccess、Paradox等。许多软件开发平台都支持数据库编程,例如LabV I E W中可通过以下几种方式进行数据库的访问[10]:!使用数据库接口工具包SQL Too l k it进行数据库访问;?利用其他语言编写DLL程序访问数据库;#利用LabV I E W的Acti v e功能,调用M icroso ft ADO控件,利用SQL语言实现数据库的访问;VC++中可利用ODBC API(open database connectiv ity)、M FC ODBC(M icroso ft Foundati o n C lasses ODBC)等方式进行数据库的访问。其次,在数据进行原始备份的同时,应在内存中作一定长度的缓冲,以提高数据处理的速度;对每个测点的数据可动态分配一定长度的堆内存,并循环利用这段内存空间,提高FFT、滤波等操作的数据访问速度;最后,数据存储的数字精度应能够充分保证前向测量通道的精度,即传感器、信号调理和A/D转换精度。

4 工程设计实例

某高速铁路桥梁主桥采用6跨连续钢桁拱结构,最大跨度为336m;结构设计采用了世界上首创的3片主桁的桁架拱,设计时速为300km,搭载京沪双线高速铁路、沪汉蓉双线一级干线铁路及南京市双线地铁,为目前世界上设计荷载最高的高速铁路桥梁。根据成桥后运营安全及维护管理的要求,对该桥进行长期健康监测十分必要。该桥布设风速风向仪、温度传感器、光纤光栅应变传感器、位移传感器、车轴检测仪等5大类传感器总计117个,监测了大气环境、结构位移、桥跨动力响应、大吨位支座、行车安全等5个项目,较全面地反映了结构在运营时的健康状态。所有传感器均具有自动连续采集功能,各个传感器采样频率从1H z到1000H z不等,数据采集系统可24h不间断工作,断电时能通过软件恢复一定长度的原始数据。每个传感器通过唯一标签进行数据存储。分别在2个主墩上设立工作外站进行数据采集,并基于TCP/I P协议将数据传输至监控中心。数据采集子系统中大气环境监测、静力水准监测、结构振动监测和行车安全监测通过RS485现场总线进行数据采集,光纤光栅传感器基于以太网总线进行组集,列车到达离开和支座位移通过数据采集卡进行数据采集,数据采集系统的总体框图如图2

所示。

图2 数据采集系统总体框图

系统软件部分基于V isual C++6 0平台开发,并融入了文中提出的数据采集模拟系统;一方面协调硬件驱动设备,使传感器测试的数据能够顺利进入后续的处理部分;另一方面,对数据采集过程进行模拟,使得系统能够基于有限元数值计算进行结构响应的模拟,更好的进行结构体系识别。

5 结论

(1)总结了高速铁路桥梁健康监测项目及其使用的传感器的特点,指出数据采集系统硬件一般为基于现场总线的分布式系统,传感器、信号调理设备和硬件基本系统的选择是组建整个健康监测数据采集系统的关键。

(2)分析比较了各种软件设计平台,根据桥梁健康监测的系统的要求,可利用LabV I E W、VC++等进行数据采集系统软件的开发。

(3)提出健康监测数据采集系统在基于有限元进行结构响应模拟的基础上,结合多媒体定时器的应用,利用软件对数据采集过程进行模拟,比较模拟值与实测值的差异,为健康监测理论研究提供一种新的思路。

桥梁

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收稿日期:2010-03-18;修回日期:2010-04-15

基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2009J B M 078)作者简介:韩金秀(1985 ),女,研究生,E m ai:l h j xgrace @126.co m 。

八七型铁路应急抢修钢梁的自振特性分析

韩金秀,郭薇薇,夏禾,纪尊众

(北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044)

摘要:八七型铁路应急抢修钢梁是大跨度铁路军用梁,用于大跨度桥梁应急抢修,可快速拼装反复使用。八七梁的杆件间连接较弱。为更好适应提速后铁路的应急抢修,需要建立仿真模型并分析其自振特性。根据每根杆件特点及杆件间的连接特点,采用梁单元,应用AN S Y S 软件建立64m 八七梁的三维有限元模型。通过输入杆件截面,定义关键点和梁节点偏移,模拟杆件截面方向和相对位置。用模态分析计算其自振特性。结果显示八七梁横向刚度较低,下弦杆件横向联接较弱。并用子结构建立模型,探讨了子结构方法在八七梁自振特性分析中的应用。与普通有限元法对比,其计算误差在合理范围内。关键词:八七型铁路应急抢修钢梁;自振特性;有限元;子结构

中图分类号:U 448 36 文献标识码:A 文章编号:1004-2954(2010)10-0071-03

1 概述

八七型铁路应急抢修钢桁梁是根据总参和国家交战办批准的战术技术要求研制的铁路大跨度军用桥

梁。1987年鉴定定型后,获国家科技进步二等奖,并已批量生产,装备铁路局、工程局,成为我国交通战备主要器材之一。它应用于大跨度桥梁战时及平时抢修,是一种可以快速装拆反复使用的临时性桥梁,对于战时和自然灾害时期保障交通运输的畅通无阻具有重要的意义。

八七型梁基本设计跨度40~80m ,最大设计跨度96m 。跨度序列,既符合国家标准规定的标准跨度,也

可按1m 变换跨长,以适应非标准跨度需要。部件种类少,单元质量轻,结构简单,组合方便,拼架速度快。八七型梁可以拼组成上承式、穿式和半穿式梁,上承式梁又可分为低鱼腹式、鱼腹式和齐头式。上承式梁桁高4 34m,梁宽2 90m ,跨度范围40~64m,其中跨度40~56m 的行车限制速度为40km /h ,跨度57~64m 的行车限制速度为30km /h ;半穿式梁桁高4 34m ,梁宽5 388m ,跨度范围40~56m,行车限制速度为30k m /h ;穿式梁桁高8 68m,梁宽5 388m,跨度范围64~96m ,其中跨度64~80m 的行车限制速度为40k m /h ,跨度81~96m,的行车限制速度为15km /h 。

上承式梁拼组架设最方便,质量最轻,抢修速度最快,综合战术技术性能最好,在64m 跨度以下应属首选[1]

。材料主要为15M nv Nq 和16M nq 。基本部件共36种,其中弦杆主要有3种,工字形截面,杆件长7 98m 。连接系部件主要有3种:直撑,L 形截面,杆件长2 488m ;长斜撑,槽形截面,杆件长2 97m;小横撑,L 形截面,长2 020m 。主桁腹杆8种,主要为两槽钢和钢板拼成的组合截面。桥面系部件主要有两种:短横梁,工字形截面,长2 488m;纵梁,工字形截面,长

4m [2]。

上承式梁,桁高4 34m,梁宽2 90m,相对较小,刚度比较低,行车限速为30~40km /h 。为了更好适应未来战争后勤保障和平时突发事件中提速后铁路桥梁应急抢修的需要,对定型设计(1987)做必要变更,检算其动力特性。桥梁的自振特性在很大程度上反映桥梁刚度大小也反映出桥梁的动力特性,是评价桥梁动力特性的重要依据,也是对桥梁动力特性进行准确分析和计算的基础,因此本文根据八七梁特点,用大型

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（）

桥梁健康检测技术简介(练习题)

桥梁健康检测技术简介（练习）单项选择题（共20 题) 1、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。正确答案：D 2、下面那一项不是桥梁健康监测的主要功能（） A,结构监测； B,损伤识别；； C,荷载试验； D,状况评估。正确答案：C 3、下面哪一种类型桥梁不需要安装健康监测系统（）

A,超宽桥梁； B,大型桥梁、结构复杂桥梁； C,存在问题桥梁或经过加固处理桥梁； D,新型受力结构桥梁。正确答案：A 4、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。正确答案：A 5、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；正确答案：B 6、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。正确答案：B 7、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。正确答案：D 8、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。正确答案：C 9、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。正确答案：C 10、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。正确答案：D

高速铁路桥梁健康监测数据采集系统设计研究

桥梁被动防撞措施,并加强防范、监控措施,重点保护主要通航口的桥墩,同时不能忽视引桥部分的安全。主动防撞措施方面,建议设置导航标等;被动防撞措施方面,可设置局部防撞措施,例如:在主通航孔的桥墩设置橡胶防护装置等。对于重要桥梁,要建立主动防撞系统(如VTS 等),减少人为原因导致的船撞桥事故,降低年船撞桥概率。参考文献: [1] 戴彤宇,聂武,刘伟力.长江干线船撞桥事故分析[J].中国航海,2002(4). [2] 王朝军,陈传尧,章建军,等.桥墩防护装置数值模拟分析[J].国外桥梁,2001(4). [3] 陈国虞.桥墩的船撞力计算及柔性防撞装置设计综述[C ].上海海洋钢结构协会.2002年会议论文集:80 112. [4] 戴彤宇.船撞桥及其风险分析[D ].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2002. [5] 张子新,张桓.崇启大桥运营期船撞风险评估[J].交通科学与工程,2009(3). [6] 梁磊.船撞桥概率模型分析.物流工程与管理[J],2009(2). [7] 牟军敏,刘明俊,季永青.船舶撞桥概率研究[J].科技,2006(7).[8] 王增忠,王君杰,范立础.船撞桥风险评估与管理[J].自然灾害学报,2008(4). [9] 戴彤宇,刘伟力,聂武.船撞桥概率分析与预报[J].哈尔滨工程大学学报,2003(1). [10] 辛济平,万国朝,张文,等译.美国公路桥梁设计规范[M ].北京:人民交通出版社,1998. [11] 潘晋.船桥碰撞机理及桥墩防护装置研究[D ].武汉:武汉理工大学,2003. [12] 黄丹.船舶碰撞桥梁概率公式分析[J ].重庆:公路交通技术, 2007(10). [13] 赵劲松.船桥碰撞与南京长江大桥的防碰问题[J ].大连海运学院学报,1992,18(1). [14] 耿波.桥梁船撞安全评估[D].上海:同济大学. [15] 林铁良,王君杰,陈艾荣.基于事故记录的船撞桥墩概率模型建立[J].同济大学学报(自然科学版),2007(2). [16] 项海帆,范立础,王君杰.船撞桥设计理论的现状与需进一步研究的问题[J].同济大学学报(自然科学版),2002(4). [17] 耿波,王君杰,范立础,等.桥梁船撞风险评估体系总体研究 [J].土木工程学报,2007(5). 收稿日期:2010-03-23;修回日期:2010-04-09 基金项目:铁道部科技研究开发项目重大课题(2008G032 10)作者简介:秦世强(1987 ),男,博士研究生,E m ai:l q s q i ang417@126.co m 。高速铁路桥梁健康监测数据采集系统设计研究秦世强,蒲黔辉,施洲 (西南交通大学土木工程学院,成都 610031) 摘要:结合高速铁路桥梁健康监测的特点,从硬件和软件两个方面设计数据采集子系统;首先,分析各个监测项目中的传感器,以及传感器的选用原则和输出信号的特点,在此基础上进行数据采集系统的硬件设计;然后,比较各种数据采集软件设计平台,提出利用软件进行数据采集的模拟,详细论述各个模拟模块的建立过程;最后利用所述方法为某高速铁路桥梁设计了数据采集子系统,系统的建立为高速铁路桥梁健康监测理论研究提供了方法,为同类型数据采集系统设计提供参考。关键词:高速铁路;健康监测;数据采集;桥梁;信号模拟中图分类号:U 441 3 文献标识码:A 文章编号:1004-2954(2010)10-0067-04 随着经济发展对交通运输要求的提高,高速铁路成为目前铁路建设中的主要方向。高速铁路封闭运营,线路近一半以上为桥梁。如何保证桥梁(尤其是大跨度桥梁)在高速列车行驶下的安全,是目前高速铁路桥梁建设中所必须关注的议题。大型桥梁投资规模大,服役周期长,通过在桥梁上布设各种传感器,测试桥址处的环境荷载以及桥梁本身的动力响应,实时动态的掌握桥梁在施工和运营期间的健康状况,已经成为许多大桥建设者们的共识。通过桥梁健康监测,可以对桥梁结构状态进行监控和评估,在桥梁运营状况严重异常时发出警报,为桥梁的维护和管理提供依据;也可以验证桥梁的设计理论,为同类型的桥梁设计提供参考;还可以促进桥梁抗风、抗震的理论研究[1~2]。芜湖长江大桥[3]布设了1套以环境监测、结构性能监测、行车安全监测等为主体的多参数、多传感器和相关调理仪的长期健康监测和报警系统,实现自动对结构的损伤识别和寿命评估,评价大桥的安全性和可靠性;南京长江大桥[4] 通过安装风速风向仪、温度仪、加速度计、应变计、位移计等200个传感器,形成一套安全监测和状态评估系统,并建立了基准有限元模型,对已服役多年的大桥的状态进行了准确的把握。一般而言,桥梁健康监测系统包括传感器子系统、数据采集子系统、数据分析处理子系统、损伤识别和性能评定子系统[5~7] ,各个系统之间紧密结合、协调工作,成为一个有机的整体,各个子系统缺一不可。随着仪器设备学科的发展,光纤光栅传感器等新型传感器已经投入使用,传感器的测试精度得以大幅提高,传感器已不再是制约桥梁健康监测发展的主要因素;而近10年关于健康监测的理论研究主要集中于信号处理方法和

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

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

桥梁健康监测系统调研报告

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

公路试验检测继续教育桥梁健康监测技术简介

试题第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 您的答案：A 题目分数：5 此题得分：5.0 批注：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 您的答案：B 题目分数：5 此题得分：5.0 批注：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 您的答案：B 题目分数：5 此题得分：5.0 批注：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 您的答案：D 题目分数：5 此题得分：5.0 批注：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 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5.0 批注：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 您的答案：C 题目分数：5 此题得分：5.0

桥梁健康检测技术简介自测试卷(全国公路水运工程检测人员继续教育2014)

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 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。答案:D 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。答案:D

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

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。

(完整版)桥梁健康监测系统

桥梁健康监测系统，是一个以桥梁结构为平台，结合实时监测与人工定期检测的优势，应用现代传感、通信和网络技术，以实现对桥梁在未来运营过程中健康状况的实时动态监测，及时发现和预警桥梁潜在的危险，为桥梁的安全运营、管理和养护维修提供科学的数据支持。对于不同结构类型的桥梁和用户的具体需求，可依据实际情况制定适宜的监测方案。高清摄像机在此监测中使用爱普华顿的APG-IPSD-645FR-4G型400万高清4G网络红外智能高速球作为视频监控终端。详细技术参数如下：

项目技术指标机芯参数传感器1/3"Progressive CMOS 有效像素2592×1520 变焦倍数20倍光学变焦 5.4-108mm 数字变焦16倍菜单显示多语言菜单可选日夜转换双滤光片切换同步图像，自动，彩色，黑白，定时，阈值控制，翻转背光补偿关/背光补偿/强光抑制/宽动态/透雾功能数字降噪2D/3D 白平衡自动1/自动2/室内/室外/手动/钠灯/日光灯最小物距Wide 1.5m,Tele 1.5m 视场角水平50.2-2.9度(广角-望远)垂直37.9-2.1度最低照度 0.01Lux@(F1.5,AGC ON)彩色，0.005Lux@(F1.5,AGC ON)黑白球体参数旋转范围水平360°连续旋转，-10~90°，自动翻转水平键控制速度水平0.01°~120°/s，垂直:0.01°~35°/s 预置位255个巡航云台功能 8条（每条32个预置位）线性扫描1条，左右边界可设自学习1条，最长2分钟操作红外距离150米，分两段开启红外角度多组透镜组合无线属性无线标准移动TD-LET,TD-SCDMA,联通FDD-LET,WCDMA,电信 FDD-LET,CDMA SIM卡槽1个（内置）天线接口1个支持运营商全网通连接方式web配置网络功能报警联动常开常闭模式、联动录像、预置点，报警触发抓取图智能报警移动侦测、联动E-mail 支持协议TCP,UPNP,IP,HTTP,DHCP,PPPoE,RTSP,FTP,DDNS,NTP 网络接口10/100M网络自适应,RJ45适配器接入协议ONVIF或GB/T28181、主动注册信息显示镜头放大倍数、摄像机方位指示、日期时间显示通用功能密码保护，心跳，多用户访问控制压缩标准视频压缩标H.265/H.264 压缩输出码率 50Kbps~7Mbps

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

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 (5) 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

桥梁健康监测研究及发展趋势

桥梁健康监测研究及发展趋势摘要：回顾了桥梁健康监测的由来，阐述了桥梁健康监测的概念和监测系统的组成，介绍了桥梁健康监测的现状和最新研究方法，对将来的发展亦做了展望。引言随着桥梁在交通运输中占据日益重要的地位，桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度不断有新的突破，结构形式也日趋复杂。但是，目前中、老龄桥梁在国内陆路交通网络中占相当的比重，随着桥龄的增长，由于环境、气候等自然因素的作用、日益增加的交通量及重车、超重车过桥数量的不断增加和人为事故等因素，不少桥梁已出现严重的功能退化的情况。而建造和维护大型桥梁需要耗费大量的人力、物力和财力，滞后于桥梁建设与发展的综合监测及评估手段使桥梁管理层和决策层无法对其整体使用性能做出客观准确的评估，因此也无法采用低成本、高效益的维修养护方法。在这种形势下，建立与之相适应相匹配的桥梁综合监测与评估系统成为桥梁界研究的热点之一，具有极为重要的意义。东营大桥健康监测系统是由一套包括数据采集（加速度传感器数据采集系统和光纤光栅传感器数据采集系统）、数据存储、远程实时显示和数据分析与安全评定的集成系统，此系统共分为四个功能模

实用性、可靠性为基础，在一定程度上兼顾其先进性，并考虑到费用一效益(cost--benefit)的关系，确定各监测项目。 2 桥梁健康监测系统的组成 2，1 采集测量部分采集测量部分的监测项目一般包括位移、应力、动力特性、温度、表观检测等。1)位移监测。利用测量手段，对桥梁各控制断面的位移变形进行监测，并绘编相应的位移变形影响线和影响面以检测各控制部位位移变形状态，从而为总体评估桥梁的承载能力、营运状态和耐久能力提供依据。常用的位移变形监测方法有导线测量(观测水平位移)、几何水准法(观测竖向位移)、GPS测定三维位移量法、自动极坐标实时差分测量法(ATR自动监测系统)和自动全站仪的方法。2)应力监测。运营状态中主梁的应力或应变的变化是由于主梁结构的外部条件和内部状态变化引起的。外部条件主要有支座的变化及车辆荷载的作用等，而内部状态有混凝土的收缩徐变、温度变化及预应力损失等。通过应力监测可以反映主梁的受力条件变化和结构内部的性能。 3)动力特性监测。桥梁结构的动力特性与桥梁结构的刚度、质量、阻尼值及其分布有关，对桥梁结构的动力特性监测主要在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、水流等随机荷载激振而引起的结构微小振动响应。主要测定主梁的固有振动频率、振型等。4)温度监测。通过对整桥温度场的监测，可以设法消除温度变化对某些监测过程或传感器本身的测量精度的影响；可以了解桥梁结构在某种温度扬下的行为，如结构变形、内