近年来，大跨度桥梁呈现轻柔化设计及不断复杂的功能及结构形式，其安全运营对于促进交通及经济发展具有十分重要的作用。因大型桥梁工程建设通常都处于恶劣的工作环境，需要较大的投资、较长的设计周期及使用年限，易受多种因素影响，因此监测及评估桥梁结构的健康状态就显得尤为重要，在一定程度上也促进了大型桥梁健康监测技术的发展。

1、大型桥梁健康监测系统

大型桥梁健康监测系统随着计算机、通讯及传感技术的发展而产生，主要用于智能化评估及实时监测桥梁结构状态。经长期使用或遭遇灾害后对桥梁结构关键性能指标进行测定，获得桥梁结构状态信息，以判定桥梁结构受损情况，对于保证桥梁安全，及时发现病害，使桥梁延长使用寿命等方面都具有重要意义。

大型桥梁健康监测系统通常包括传感系统、信号采集与处理系、通信系统及监控中心四个主要部分。主要用于对桥梁结构固定模态及相应的结构阻尼，在正常荷载及风载作用下桥梁的结构响应与力学状态，受突发事件而引起的损害，结构构件疲劳状况，非结构构件及设施状态，桥梁环境条件等方面的实时监控。大型桥梁由于具有不同的结构及使用年限等，健康监测系统也具有不同的预期目标。

现以某大跨桥梁为例，其健康监测系统主要功能为，对桥梁结构在不同工作环境下的载荷变化进行监测，设定用于管理桥梁日常运营情况的信道报警系统，对桥梁主要构件工作状况进行监测以用于对桥梁结构进行科学维护，对桥梁结构中存在损坏的构件进行监测并提前预警，评估桥梁主要构件潜在损坏状况及预期使用寿命，评估桥梁结构健康状况及安全可靠性。

2、桥梁状态评估

近年来，检测桥梁结构损伤方法的相关研究工作也逐渐深入，本文基于对桥梁结构健康监测和诊断综述桥梁结构的状态评估。结构状态评估主要是利用多种测试手段，对目前工作状态进行测试，基于此采用有关状态评估理论，评估构件及结构整体工作状态，提高结构安全耐久性。桥梁结构状态评估理论是基于建筑结构可靠性评估理论而得到发展，主要经历了探索，提出多种评估方法，评估已建结构的损伤、模式识别及评价可靠性三个阶段。

我国在二十世纪八十年代开展此项研究工作，1987年对已建及拟建结构之间的区别进行了探讨，并提出可靠性分析方法和步骤。1990年提出使用中已建结构的动态可靠度，对其分析特点及新建结构可靠度及优化维修方案等有关问题进行了论述，桥梁安全陛洋估方法较多，常用的主要有层次分析法及专家系统等。

分析桥梁结构安全性时，采用可靠度理论应确定依靠分析的极限状态。对结构系统或构件的失效模式进行分析，再根据极限状态对极值荷载和临界强度进行确定，以获得相应指标。在可靠度分析方法中，目前一次二阶矩方法比较常用，但因结构功能函数或其经映射变换后具有较高的非线性程度，只对功能函数的计算精度进行考虑还难以达到工程应用的需要。所以基于一次二阶矩法提出二次二阶矩方法，它是以数值逼近中的拉普拉斯渐近原理为基础，基于广义随机空间内可靠度分析，综合结构功能函数的二次非线性项而形成的。该方法模拟收敛速度与基本随机变量维数之间不存在任何关系，计算中不需要线性化状态函数，可将问题直接解决。而且，易于确定数值模拟误差，使模拟次数和精度得到准确确定。

层次分析法是由美国在二十世纪七十年代提出的用于综合评价多指标的一种定量方法，利用对相同层次中各评估指标的初始权重进行确定，进而定量化定性因素，对主观减少影响，实现科学化评价。国内已日益重视该方法的应用，采用基于可靠度分析的多层次评估模型研发的桥梁结构健康监测评估系统，利用分析监测数据及有关损伤识别结果，综合评价出桥梁整体及构件状态，成为桥梁维修的重要参考依据。遗传算法是由美国在二十世纪七十年代提出，基于自然遗传和自然选择思想的寻优方法，其强大的寻优功能可充分适应可靠性计算与分析要求。在可靠度指标计算上，采用遗传算法十分接近验算点法及蒙特卡罗法，而误差也低于验算点法，该算法的不足之处是不具有较决的收敛速度。人工神经网络近年来得到迅速发展，它基于非线性大规模并行分布，在模式识别等领域得到广泛应用，并成为某些工程问题的—个有效解决工具。该方法在重构功能函数方面的优势十分明显，有研究结果显示，即便是在强非线性的功能函数中，神经网络也能对该功能函数进行精确逼近。结合遗传算法和人工神经网络的改进响应面法，通过遗传算法对设计点进行寻找，再在设讥点附近利用神经网络对功能函数进行重构，利用重要抽样法对各失效模式的失效概率进行计算。有效规避了一次二阶矩法的局限性，使计算效率和精度得到明显提高。在大型桥梁结构中，通常多层次的失效模式及路径都具有一定联系，目前很多研究还处于构件层次，分析结构体系的可靠度还有待于进一步开展相关研究工作。

3、大型桥梁健康监测技术的发展趋势

大型桥梁健康监测技术的发展主要有以下几个方向，一是与大型桥梁结构特点相结合，利用振动模态测试分析技术和系统识别理论，对适用于大型结构的模型修正方法进行探索。二是积极研究结构损伤的通用量化指标。对于振动故障诊断预测，不管信号源自何处，经处理后可结合识别信号对结掏损伤状态进行判断。三是研制新型传感设备及激振器。应用新型传感设备，使桥梁结构具有自感知和自诊断能力。四是布置传感设备的最优技术，对于结构模型试验和在线监测都具有重要作用。五是大型复杂结构的非线性因素对于结构健康检测诊断中应用神经网络和遗传算法都具有良好的前景。如小波分析在数据处理方面的优势就十分突出。

综上所述，随着不断深人开展的大型桥梁结构健康监测和安全评估相关研究工作，大跨桥梁结构健康监测系统对于提高桥梁安全性将发挥十分积极的作用