桥梁结构健康监测现状及意义,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 HealthMonitoring 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统一进行,其各自的采集数据也在监控中心进行统一的数据处理和结构分析。昂船洲桥梁结构健康监测系统(SCB-WASHMS)也设计了专用的数据传输线路,将实时监测数据传送到青马控制区上述三个监测系统的监控中心。
近年来,我国的一些大型桥梁也设计安装了结构健康监测系统,如广东虎门大桥、重庆大佛寺桥、海口世纪大桥、南京三桥、江阴大桥和润扬长江大桥,以及苏通长江大桥结构健康监测系统等。与国外相比,我国的这些桥梁结构健康监测系统在工程规模、实施水平和系统功能的完善上存在着不小的差距,具体表现在以下四个方面:
第一、这些所安装的监测系统不是按结构损伤识别的功能要求来设计的,对其关键内容,如传感器的布置、阻尼及非经典阻尼的测量、模态精度与损伤识别能力间的关系、采样率、结构的剩余承载力评定等基本上没有考虑,因而基本上没有进行结构损伤识别的能力。这些监测系统所采集的数据主要是各种荷载参数,虽然也量测了少量结构动静态应力和变形,但不符合损伤识别的要求。
第二、到目前为止,虽然已经建成了一些监测系统,但尚未见到国内公开发表的实际桥梁安全监测系统的监测数据和对数据的分析结果,更未见到这些分析结果对结构设计的改进作用。
第三、桥梁监测系统要求所有的传感器在数据采集上具有严格的时间同步,这样监测的数据才有分析比较的价值,而目前国内很多系统还没达到这种最基本的要求。
第四、大多数桥梁监测系统设计都是根据桥梁竣工验收试验的内容设计的,基本没有原始的动力指纹测试内容。而没有原始的动力指纹测试就谈不上真正意义上的结构健康监测。
桥梁结构健康监测系统的主要作用包括:
①、计验证,确保桥梁安全;
②、时发现桥梁损伤;
③、桥梁维护管理提供技术依据;
④、助桥梁日常交通管理。