桥梁健康安全监测综述

2023年12月12日发(作者：会飞的鸭子)

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桥梁健康安全监测综述

摘要：论述了桥梁监测的背景与意义。其中主要分析了我国公路桥梁现状以及桥梁健康监测的重要性。然后介绍了桥梁健康监测与评价体系的概念。论述了一些当前存在的主要的桥梁健康监测技术。其次在桥梁健康监测系统方面，论述了国内外桥梁性健康监测系统的研究。然后从状况评估方法以及桥梁健康状况的评估两方面，论述了桥梁健康状况的评估系统。最后阐明了桥梁健康监测未来的发展趋势。

关键词：桥梁；健康监测；健康监测系统；监测技术；评估体系

0引言

桥梁作为生活中沟通不同地域的重要手段，不仅有助于人们生活上出行的便利，也能够促进当地的经济的发展。同时桥梁以其不同的构造也能够给人们带来美的感受。但是随着当今的桥梁的不断发展，如今有很多的已建成的桥梁都存在着很多问题。尤其是经常能够看见许多桥梁垮塌事件的发生，因此人们对于已建桥梁的管养和维护就显得应该尤为重视。而监测作为十分重要的一环也受到了人们的广泛关注。并由此对监测存在以及未知的领域进行了大量的研究。这其中就包括很的的监测技术应运而生。同时也同如今的计算机相结合，研发了桥梁健康检测系统。对于桥梁的监测起到了很好的辅助作用。是对于桥梁的监测效率得到了极大的提高。是人们对于桥梁中可能存在的问题及时的做出应对。极大的提高了桥梁的寿命周期，为桥梁的养护管理提供了良好的依据。

1桥梁监测的背景与意义

1.1我国公路桥梁现状

在21世纪，随着经济的不断发展，人们对桥梁交通条件的需求也在增加。截至2019年底，全国共有公路和桥梁87.83万座，全长6063.46万米，比上年分别增加2.68万米和494.86万米。其中，特大桥5716座，全长10332300米，大桥108344座，全29237500米。人们对桥梁安全和适用性问题的关注也在不断增加。由于桥梁寿命周期长，规模大，检查操作难度大，易受天气和气候条件的影响，桥梁结构必然会产生各种伤害。但是，仅依靠人力资源做好桥梁健康检测所消耗的资源太大和有限。

1.2桥梁监测的意义

随着科学技术的不断发展，桥梁的健康监测技术也占据了的重要地位。该技术有助于相关的技术维护人员随时了解桥梁的健康状况，并做好桥梁的维护工作。以桥梁健康监测系统为基础，进行日常检查，判断桥梁的健康状况，为维护管理提供了科学依据。

因此，桥梁健康监测和评价体系的出现是非常重要的，对桥梁的应用具有重要意义。它不仅能有效地实时反馈桥的使用情况，而且还能在桥上发生异常情况时及时发出预警信号，并将具体信息提供给相关技术人员，以便在最短的时间内做出响应。它提供了决策计划，以避免广泛的质量或安全问题，并节省了大量的人力和物质资源。

2桥梁健康监测与评价体系的概念

桥梁健康监测和评价系统是指实时监测和监测采用一系列科学和技术来确保桥梁能够保持其安全和适用性的管理措施。它是在桥梁的日常运行中使用各种类型的传感器。一种先进的系统，可监测其结构状态，评估和判断正常使用时的桥梁结构和桥面铺装信息，并评估其健康状况。

从工程项目管理的角度来看，对桥梁结构健康状况的评估主要决定其是否符合适用性、耐久性、安全性、可靠性、经济性和协调性。桥梁的健康状况主要从两个方面进行评价。一方面，桥面是否改变，造成裂缝等病害，影响桥梁的适用性；另一方面，要考虑桥梁结构是否改变，结构承载力是否下降，影响桥梁的安全。由于传感器工作的限制，在前者中提到的一些桥面铺装疾病不能被传感器感知到。因此，在传感器系统工作的同时，也应使用人工日常检查辅助来丰富数据的可靠性，以获得更客观和有效的结果。 3桥梁健康监测技术

为了分析野外实测信号，桥梁健康监测系统需要对初始信号进行降噪处理。信号降噪处理通常采用滤波方法和分解重构方法，其中信号分解重构技术主要应用小波变换法和经验模态分解法等。模态参数识别是桥梁健康监测中的重要研究领域，包括结构的频率、振型和阻尼比等参数。多种运营模态分析方法已被提出，包括随机子空间法、环境激励法、频域分解法、峰值拾取法、随机减量法和时域参数识别法等。有限元模型修正是通过调整设计参数来实现的，主要采用灵敏度矩阵法和响应面法，替代模型技术还能与它们有机结合。

4桥梁健康监测系统

桥梁结构健康监测最初在20世纪50年代由美国提出，但由于当时科学技术的限制，未能取得实质性的成果。直到20世纪80年代末，随着人工智能技术、计算机技术和传感技术的发展，欧美国家成功应用了桥梁健康监测系统。

我国近年引入该概念，并取得了快速进展。青马桥、东莞市桥、江阴长江大桥等都采用了该系统。在技术萌芽到爆发期到低谷期，我国结构健康监测系统的研究经历了多个阶段，但随着传感器技术、计算机分析技术、人工智能技术和信息采集与处理的进步，取得了显著进展。此外，各种健康监测指标和规范也在不断完善，而一些理论研究专家也相继提出了相关的研究成果，如基于东营黄河公路大桥的结构健康监测系统和安全预警综合系统的结构健康监测系统的厦门BRT桥梁等。

5桥梁健康状况评估系统

对于桥梁的评价和维护，桥梁的安全评价方法是其中之一重要链接。安全性评价方法是评价企业的整体安全性性能桥通过计算得到的数据。它不仅可以确定桥梁是否可靠，还可以为桥梁的维护提供科学的维修方案。安全评价的方法也很多样，各有自己的优缺点和应用范围。

对桥梁健康状况的评估是基于桥梁的适用性、结构安全等方面的综合计算评分，最后得到桥梁的健康状况及其评分值。评分使用了分析层次结构的过程。该层次分析过程是对影响桥梁正常工作状态的各种因素进行分层调整，总结对桥梁单元状态有相似影响的因素，形成一层，建立多层次综合评价体系。

6未来的研究方向

目前，桥梁健康监测和评价体系仍存在诸多缺陷，部分功能不能满足桥梁建设的要求。需要进一步改进；为了改进系统，未来可以在以下领域进行进一步的研究。

(1)优化传感器的布局。由于桥接病信息的多样化，所需的传感器的类型和数量也很大，但传感器的数量也很有限。如何在实现完整的信息监测目的的同时减少传感器的数量，需要我们进一步思考，即如何优化传感器的放置，测点的放置是关键。

(2)收集有效数据。通过传感器监测的数据无疑是大量的各种类型。如何从这些信息中准确地识别我们需要的疾病信息，并使用有效的数据来评估桥梁的完整性？这是我们需要进行进一步研究的地方。

参考文献

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[2] 李小珍，郑净，宋忠，等．轨道交通桥梁减振降噪2019年度研究进展[J]．土木与环境工程学报，2020，2(5)：223－234．

[3] 雷晓燕，张新亚，罗锟．高架轨道桥梁结构振动与噪声预测方法及控制研究进展[J]．铁道学报，2020，42(12)：150-161．

[4] 唐浩,谭川,陈果.桥梁健康监测数据分析研究综述[J].公路交通技术,2014,No.114(05):99-104.

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