【摘要】当今公路建设中大型桥梁越来越常见,那么在道路建设就必须严格要求把关桥梁的质量,这就有了本文讨论的话题,即大型桥梁的机构安全监测系统的设计,本文从各个方面详细的介绍了结构安全监测系统。 
　　【关键词】大型桥梁;健康检测;传感器  　　 
　　近年来桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展上,而是反映出了桥梁设计者对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力,近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大跨度桥梁的发展;同时,随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的目渐关注,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。结合近l0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,探讨监测系统设计的有关问题。 
　　一、 桥梁健康监测研究及应用的现状 
　　1.1、通过布设在桥梁上的传感器能够测量并记录桥梁的行为。 
　　1.2、健康监测系统除监测桥梁状态和力学行为以外,还重视对桥址处环境的监测(温度、风、交通荷载)。 
　　1.3、各系统都毫无例外的进行了桥梁动力加速度、速度的监测。由于模态分析技术的进步,主要是环境激励下桥梁模态识别技术的成功,使得桥梁健康监测系统基本是基于随机振动理论构建的,而且,受航天、机械领域基于动力参数的损伤识别的成功,桥梁设计者们也热衷于通过动力参数的监测来达到损伤监测、识别的目的,并且在10多年来,在研究上投入了极大的热情。 
　　1.4、由于科学技术的发展,特别是通讯技术和现代测量技术的发展,如光纤光栅传感技术、GPS、现场总线技术和Internet“的数据通信等,使得桥梁健康监测系统能够获取桥梁相对准确的信息,并且可以实现系统的大容量、网络化的数据自动采集、自动人库,并且通过Internet可以远程访问这些数据。这一点,使得监测偏远地区的重要桥梁成为可能。 
　　二、存在的问题及对策 
　　这些桥梁健康监测系统尚有诸多问题没有得到解决,根本的障碍是桥梁健康诊断技术。目前,国内外已经投入使用的桥梁健康监测系统大部分仅限于数据采集、保存,而在对监测数据进行科学管理、科学合理的桥梁评估指标的建立、结构健康诊断体系的建立、应用监测数据对桥梁健康状况进行评估等方面的研究和应用明显不足。这一问题始终得不到根本解决的原因主要体现在以下几个方面: 
　　2.1、桥梁结构的性能的变化对结构指纹的变化不敏感。例如混凝土结构在设计荷载作用下产生裂缝,但其工作性能不一定受到影响。 
　　2.2、桥梁的状态评估缺乏统一有效的指标。目前,对大型桥梁状态评估的研究思路仍然沿用《桥梁养护管理规范》中的关于中小桥梁的定级评估方法,这是一种主要围绕桥梁的外观状态和正常使用性能进行的定性、粗浅的安全评价方法,对大型桥梁能否合适,值得探讨。 
　　2.3、缺乏有效的传感器最优布点算法。桥梁模态试验中这一点非常关键,如何利用最少(现有、有效的)的传感器,在含噪声的环境中获取全面、精确的桥梁动力参数信息是进行桥梁损伤识别的基础。 
　　2.4、大型桥梁结构系统的本身的复杂性,增加了系统评估的难度。桥梁是由多种材料、不同结构组合而成的大型综合系统,系统中各个成分应力状态、易损性不一,刚度、动力特性相差太大。 
　　2.5、桥梁结构系统和周围环境的不确定性因素很难考虑,这给桥梁健康诊断带来困难。 
　　三、桥梁健康监测系统的关注和完善 
　　3.1、建立科学合理的桥梁健康诊断和状态评估系统是健康监测系统的核心。目前的系统基本上都没有做到这一点。 
　　3.2、重点开展对结构损伤机理的深入研究,应寻求适合桥梁结构特点的损伤识别方法。 
　　3.3、桥梁健康监测系统的研究应和桥梁例行的养护、管理、检测有机结合起来。 
　　3.4、在监测手段上,要有所突破。这主要依赖传感器技术的发展。用于桥梁健康监测的传感器不仅要求本身的测试精度要高,还要求传感器的稳定性、耐久性要高。还要有良好的兼容性,以满足整个系统的数据通信的要求。 
　　3.5、桥梁健康监测系统终端控制平台的设计要形象、简单,便于桥梁管理者们使用,系统地界面要形象地反映桥梁的工作状态、结构响应等。 
　　四、概念设计理论框架 
　　在进行系统的技术设计及实施之前,需要从一个与结构设计完全不同的力学分析角度,对桥梁在未来的漫长服役期内的行为演变、特性演变、损伤发生及演变作出预测,通过预测可获知以下信息: 
　　4.1、结构中最易于被传感器测量的部位和物理量类型和其大致数值变化范围,这有助于对监测内容和部位的选择,以及传感器的选择。 
　　4.2、结构中哪些物理量或者依据其进行的二次加工量可以被用作结构性能监测的指标。通过对这些指标的当前值和其发展规律的掌握,可以高效地反映结构性能演变、局部损伤发生及演变的信息。通过这些信息,可以建立起用于结构评估的预警的指标体系。 
　　4.3、结构中这些经过选择的指标在整个生命周期内,在各种环境和荷载下的取值范围和长期发展趋势。通过这些信息,可以对建立起评估指标体系相对应的指标阀值体系,可以通过将指标体系的当前值与其阀值相比较而作出对结构当前状态的评估和安全预警;同时,通过将计算得到的指标趋势与监测得到指标趋势相比较,可以得出对结构性能长期演变的基本判断。 
　　结束语 
　　如同医生在开始就医前必须经过大量的对人体生理病理的学习和理解一样,在着手设计桥梁健康监测系统之前,有必要对桥梁结构的行为、特性和“病理”进行一番深入的理解诊断。才能创新出桥梁健康监测系统的设计研究成果。 
　　参考文献 
　　[1]张启伟,桥梁结构模型修正与损伤识别[D]上海:同济火学桥梁工程系.2005 
　　[2]方林等,大型桥梁健康监测研究进展[J].中国铁道科学,2005,26(3):1-7 
　　作者简介:于江波,男(1962.11-),汉族,山东