桥梁结构健康监测与损伤识别技术

桥梁结构健康安全监测与损伤识别技术Bridge Structural Health & Safety Monitoring and Damage Identification

李乔单德山唐亮

内容

桥梁事故

结构健康监测（SHM）的基本涵义 SHM基本架构

SHM系统设计

SHM实例

西南交通大学BSHM的解决方案

SHM的发展趋势

近年来，桥梁垮塌事故时有发生；

桥毁人亡的灾难性安全事故，使人民生命财产蒙受巨大损失，也造成恶劣的社会影响；

在GOOGLE中搜索“桥梁&事故”，有1,430,000项之多符合搜索结果；

1999年1月4日，重庆市纂江县彩虹桥整体垮塌；死亡40余人

2000年8月27日，台湾省高屏大桥突然拦腰断裂；导致17辆汽车坠落高屏溪，22人受伤。

2001年11月7日，四川宜宾小南门金沙江大桥两端先后发生断裂

2004年6月10日，辽宁田庄台辽河大桥整跨断裂

2006年12月09日，位于北京顺义城

北潮白河支流减

河上的悬索桥，

在荷载试验时全

桥坍塌

2007年10月23日，包头市民族东路至丹(东)拉(萨)高速公路包头出口的高架桥发生倾斜坍塌。

美国：北京时间2007年8月2日7时10分)，美国明尼苏达州明尼

阿波利斯市的一座桥梁发生坍塌。至少7人死亡，数十人受伤

桥梁事故 2009年6月29日凌晨2

时34分左右，铁力市

西大桥发生垮塌，至

少有6辆货车坠入呼兰河，7人死亡。

垮塌的大桥建于1973年，1997年曾进行安

全维修。

桥梁事故 2009年7月15日1时33分，津晋高速公

路港塘收费站800

米外匝道桥坍塌，5

辆载货车坠落，造

成6人死亡，4人受伤。

上述桥梁垮塌实例均在正常运营过程中发生

桥梁垮塌不仅国家造成了巨大的经济损失，而且给人们带来的恐惧的回忆，更给遇难者亲属带来难以磨灭的疤痕

这不得不引起社会对这些事故的深思……

桥梁作为客观存在有它特有的生命周期过程，它的“生老病死”如同人类一样，是客观自然规律。如果能在灾难来临之前进行预测，对桥梁的损伤进行监测，从而对桥梁的健康状况给出评估，那将会大大减少事故的发生的几率。

再过10~15年，中国将进入桥梁结构的维修高峰。

?交通部前总工工程师风懋润于2005年,中美桥梁论坛

基本涵义类比人看病系统的组成测试分类过程

好处

使用各种测控技术来评估结构的使用性能

南京长江第三大

桥的健康监测系

统。该系统是目

前国内外大型桥

梁健康监测中最

为完善的系统之

一。

自动化数据采集

实时性自我诊断

及时的状态评估智能化

自动化、网络化的数据采集

与处理基于结构力学、

物理等性能的

损伤识别

结构可靠性分

析、强度贮备

分析

结构健康监测的出现是以下因素导致的?需求的增加

?新材料和创新设计的监测

?既有结构的更好管理

?科技支持和发展

?新型传感器

?数据采集

?网络技术

?数据传输、集中、归档和提取系统—数据库技术

?数据处理与事件识别

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

桥梁的检测方法详细讲解

桥梁检查及检测的目的在于通过对桥梁的技术状况及缺陷和损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势，弄清出现缺陷和损伤的主要原因，以便能分析评价既存缺陷和损伤对桥梁质量和使用承载能力的影响，并为桥梁维修和加固设计提供可靠的技术数据和依据。因此，桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的先导工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠保证。按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，桥梁检查归纳为日常检查、定期检查和特殊检查。按照《公路养护技术规范》规定，日常检查和定期检查由公路管理机构和具有一定检查经验并受过专门桥梁检查培训及熟悉桥梁设计、施工等方面知识的检查工程师，按规定周期，对桥梁主体及附属结构的技术状况进行定期跟踪的全面检查，提交检查成果文件，提出养护建议，如有特殊检查需求，则限制交通进行特殊检查。 1桥梁外观检查方法与要点

外观检查包括桥梁总体性与局部构造几何尺寸的量测、结构病害的检查与量测等，不同桥型在检查方面各有侧重点。一般来说，从总体上可将桥梁分为三部分: （1）上部结构，在梁式桥中主要指主梁; （2）下部结构，一般包括基础与承台、拱圈拱顶裂缝、墩的位移、桩以及桥台等; （3）附属结构一般应着重检查桥面铺装、伸缩缝、栏杆等，其它的还有梁桥部分检查端部的斜裂缝与跨中部位的裂缝、挠度等检查要点。对于钢筋混凝土桥梁类型，主要是检测钢筋（保护层厚度、锈蚀状况测试）与混凝土（碳化深度、强度等级与耐久性有关的含碱量和氯离子含量）；对于材料检测类型，则主要是检查桥梁结构材料的无损或微损检测，这也是当前的重点研究领域；结构资料则主要是掌握桥梁的原施工工艺、结构设计以及桥梁的结构维修养护历史等过程，从而根据相关规范作为标准分析桥梁质量状况。此外，为了提高检查效率，可采购用于桥面检测的先进高新技术仪器，如激光雷达，就是用来测量整桥；双频带红外线自动温度成像系统，可用来检测桥面；探地雷达成像系统，可用来检测桥面板等。 2荷载试验法

超大跨径桥梁结构健康监测关键技术

《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

浅析桥梁结构损伤检测方法

浅析桥梁结构损伤检测方法摘要：对桥梁检测方法和技术方面进行了论述，以上塘路高架桥工程健康检测为背景，通过对既有结构状态和检测结果的分析，对未来桥梁检测提出几点建议，为桥梁的优先加固提供了依据。关键词：桥梁检测；结构状态；优先加固 abstract: the testing methods and technology bridges are discussed in this paper, the above pond road viaduct project health detection as the background, through both structure of state and the analysis of test results, for bridge test future put forward several proposals, the priority for the bridge reinforcement to provide the basis. keywords: bridge detection; structure state; priority reinforcement 中图分类号： k928 文献标识码： a 文章编号： 0 引言桥梁是联系城市和地区的纽带与喉咙，直接左右着公路的生命，因此，必须确保其工程质量，始终使其处于良好的工作状态。这么众多的桥梁，在主体结构建成后有无隐患？在通车运行前桥梁的状态如何？在运行中的状态如何？有没有运行隐患？如果有，是否严重到影响桥梁使用？应当重点防护或修复的部位在那里？已经使用多年的桥梁还有多少年限，由于种种原因需要立即知道桥梁当前的状态是否还适宜通行使用？能否通过重载车辆、或超过

桥梁健康监测系统的简要介绍及设计分析

桥梁健康监测系统的简要介绍及设计分析近年来，随着我国经济的飞速发展，交通运输日渐繁忙，作为公路交通咽喉的桥梁的地位日益突出。桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵。标签：桥梁健康监测概念意义随着人们对重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。对桥梁结构进行综合检测的最终目的是为了使桥梁管理人员对桥梁结构的当前状况有一个正确的认识。这就要求管理系统具有实时监测和智能化的自行评估的功能。一、桥梁健康监测新概念桥梁健康监测的基本内涵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，为桥梁维护潍修与管理决策提供依据和指导。为此，监测系统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（加支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态； 3、结构构件耐久性； 4、大桥所处环境条件；等等。与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。然而，桥梁结构健康监测不仅仅只是为了结构状态监控与评估。由于大型桥梁（尤其是斜拉桥、悬索桥）的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。大跨度索交承桥梁的设计依赖于理论分析并过风洞、振动台模拟试验预测桥梁的动力性能并验证其

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

公路水运工程试验检测人员继续教育自测试题桥梁健康监测技术简介

公路水运工程试验检测人员继续教育自测试题桥梁健康监测技术简介试题本试题为本人在个人继续过程中收集的公路水运工程试验检测人员继续教育自测试题的题目及答案，仅为后续继续教育的同志提供方便，如觉得文件不错记得评价、点赞及下载，不建议盗用及外传，谢谢合作。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

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；广| 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；广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； yd 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；厂一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； "'I 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（）广A、连续刚构桥的墩底沉降； :厂| B、连续梁桥的主梁挠度；冷| C系杆拱桥的吊杆伸长量；拱桥厂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（）广A、刚度增大，振动周期变长，技术状况好；广I 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；厂 D温度传感器。

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

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

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。

桥梁结构检测与鉴定

桥梁结构检测与鉴定学号: 姓名: 专业: 2014年12月19日

桥梁结构检测与鉴定一、桥梁结果检测与鉴定概述 1.1 我国公路桥梁现状截至2008年底，我国共有公路桥梁59 万座，其中混凝土结构桥梁占90%以上，已成为世界在用桥梁的大国。但随时间的增长，桥梁耐久性、安全性降低，我国公路路网有3万余座危桥急需加固改造，桥梁维修加固与养护管理面临诸多的世界性难题，是国内外桥梁界研究的热点。而在我国公路桥梁中大部分主要分布在技术标准低、通行能力差的县乡公路上，设计荷载标准大多为汽—13、拖—60 或汽—15、挂—80，其中还有相当一部分桥梁的荷载标准仅为汽—10, 履带—50，甚至低于汽车—10 级。桥梁长期在自然环境（大气腐蚀、温度、湿度变化）和使用环境（荷载作用与频率的增加、材料与结构的疲劳）的作用下，总会逐渐产生损坏现象，这是一个不可逆转的过程。我国早期建造的桥梁大量使用钢筋混凝土结构，这些桥梁现已运营20~40 年，大多混凝土桥梁将步入老化期，这些桥梁处于一种带病、超负荷工作状态。桥梁承载能力低、通行能力差是我国公路路网通行能力低的一个重要影响因素。如何对桥梁实际状态做出评估，确切评定其承载能力，以便采用科学合理的经济适用方法进行加固、加宽等的技术改造，改善其适应度，提高公路路网通行能力，这是我国公路管养部门今后相当长的一段时期内所面临的一大紧迫任务。 1.2 保证桥梁运营安全的对策开展桥梁检测、评定与维修加固，是保证桥梁安全服役，保证路网畅通的重要举措。多年来国内很多专家学者在这一技术领域开展了比较系统的研究，主要技术内容围绕：1、桥梁状况与使用功能评价；2、耐久性状况与承载能力评定；3、维修加固；4、试验检测技术及其关键设备二、桥梁检测工作程序及项目目前桥梁养护管理制度下，我国桥梁检查的分类按照检查的范围、深度、方式和检查结果的用途等的不同，大致可归纳为下列三类：1、经常检查（巡视检查、日常检查）；2、定期检查；3、特殊检查。

桥梁结构设计问题

桥梁结构设计问题探讨摘要：近年来，随着科学技术的发展，桥梁结构设计也得到了相应的发展，但是我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善。本文通过桥梁结构设计中应注意事项，对桥梁结构设计的理论及设计问题进行探讨。关键词：桥梁结构；设计问题；分析 abstract: in recent years, with the development of science and technology, the bridge structure design also got the corresponding development, but china’’s bridge design theory and structure system is still not perfect. this article through the bridge structure design should note, bridge structure design theory and design issues were discussed. keywords: bridge structure; design problems; analysis 中图分类号：u443文献标识码：a 文章编号：一、桥梁结构设计现状目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果，也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，也不符合结构动态和综合经济性的要求。

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

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

桥梁结构损伤识别方法的探讨

桥梁结构损伤识别方法的探讨桥梁作为交通运输系统中不可缺少的一部分，在相关部门得到了特别的重视。要使交通运输系统得以正常运行，作为其纽带的桥梁必须维持在一个健康稳定的状态。但是现如今大多数桥梁由于人文设计、施工、管理方面的不到位以及自然环境恶化和地震等的影响下出现桥梁的损害、老化以及断裂现象。就此本文对桥梁结构损伤识别的方法进行深入的探讨与剖析。标签：桥梁结构；损伤；识别方法；探讨一、桥梁结构损伤识别方法的种类 1.传统结构损伤识别方法在早期阶段，人工检测是海内外最早也是最原始的一种对桥梁结构损伤的识别方法，主要包括对桥梁结构的一般外观检测、日常检测以及某些特殊检测等。经过长时期的应用，我们发现，虽然人工结构损伤检测能够有效地对一些桥梁结构损伤做出较为明确的判断，但是也给工程的各方面带来不便。它不仅仅对人力、物力以及财力的需求量大，而且不能对桥梁结构损伤做出及时且准确的判断。另一方面，在人工结构损伤检测前我们必须知道桥梁结构损伤的大致位置。 2.基于振动的桥梁结构损伤识别方法随着科学技术的发展，人们发现一种基于振动的结构损伤识别方法，它是一种在桥梁健康监测理念的基础上所提出的对桥梁结构损伤进行整体检测的方法。桥梁结构一旦发生损害，桥梁结构在质量、阻尼比以及刚度等物理方面会随之发生变化，而方法是根据固有频率、模态应变能、模态曲率、模态柔度、模态振型、模态保证准则等特定的动力指标在结构发生损害前后出现的变化所进行的定位和定量检测分析。固有频率主要针对桥梁结构的单处损伤有明显的改变，但多处发生损害时其表现并不明显，从而不能准确判断出损伤的位置。相对于固有频率，模态振型在动力损害的情况下做出诊断更准确和方便，高阶震动对于桥梁局部的损害具有高度的敏感性；但是在实际操作过程中，低阶振动能够对损伤的位置做出准确的判断。相对于固有频率及振动，模态曲率在结构损害的敏感度方面更具有明显的优势。另一方面，模态曲率能够准确判断单处损害的位置，对于多处损害更是具有高度的敏感性。模态柔度与桥梁结构的刚柔度相关，桥梁结构发生损害时，刚度将会降低，柔度将会升高。国内外对于桥梁结构损伤的识别方法中最热门的是基于振动损伤的识别方法，相关人员对它投入大量的研究，具有较为广阔的发展前景；但是由于该方法目前还不够成熟，因此在实际操作中并不常见，还需我们做更深入的研究。 3.基于神经网络的损伤识别方法

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