桥梁结构应力监测
（1）测点布置
桥梁结构应力过大，将对桥梁产生破坏。所以在穿越施工阶段还应对桥梁的结构应力进行监测。
可采用表面应变计粘贴在墩柱或主梁跨中的底部，来监测由于基础不均匀沉降而带来的应力变化。由于所监测桥梁对不均匀沉降更为敏感，需要加强沉降带来的应力变化测量，墩柱、盖梁及主梁应力测点布置的原则应以体现结构的内力控制断面，准确反映结构内力变化为宜。
图3-33 应力计布置示意图
（2）测点埋设方法
在应力敏感部位布置。按照设计要求在梁底表面水平对称粘结一对高精度应变计对桥体结构应力进行监测，测点布设如图3-33所示。
（3）测量方法
a）检测原理：本次监测使用高精度振弦式表面应变计，当被测结构物发生变形时，将带动表面应变计产生变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出引起被测结构物变形的应变量。同时可同步测出布设点的温度值。
b）数据采集
将每个桥区，安放一个多通道的数据采集器，通过电缆与表面应变计连接，同时与一个无线收发模块连接。数据采集仪采集频率值，也可采集电阻值，可以全天候自动采集。所采集的数据通过安装的收发模块进行无线传输，在室内通过网络接收。
c）数据处理方法
由于应变计给出的是振动频率，因此需要转换成应力值。数据转换方法如下：
I.应变量数据计算方法：
uε=△F/k，△F=Fo2-F12
式中：uε—应变量
△F—实时测量的应力计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz2；
k—表面应力计的率定系数，由厂家出具的应力计卡片给予；
F1—表面应变计实时测量值；
Fo—表面应变计初始准值。
II.压力值计算方法
Pm= uε/A
A—表面应变计每kN对应的的应变量（uε）。
计算机接收到的数据通过专用软件进行实时处理，可以直接生成报表及应力变化曲线图。
应力监测可以与桥梁静力水准监测公用数据采集器和无线收发模块。
钢结构20１2年第１份 1、对于一般钢结构进场材料只需检查质量合格证明文件、中文标志及检验报告即可，但是 有些情况要进行抽样复验，列出哪些情况的进场钢材需要进行抽样复验? 答：对属于下列情况之一的钢材应进行抽样复验,其复验结果应符合现行国家产品标准和设计要求: 1.国外进口钢材; 2.钢材混批； 3.板厚等于或大于4０ｍm,且设计有Z向性能要求的厚板； 4.建筑结构安全等级为一级,大跨度钢结构中主要受力构件所采用的钢材； 5.设计有复验要求的钢材； 6.对质量有疑义的钢材。 2、高强度螺栓连接摩擦面的抗滑系数检验的试验中,当发生哪些情况时，所对应的荷载可定 为试件的滑移荷载? 答:1．试验机发生回针现象； ２.试件侧面画线发生错动; 3.ｘ~y记录仪上变形曲线发生突变； 4.试件突然发生“嘣”的响声。 ３、焊条或焊丝是否合格主要复验什么? 答：焊条直径、焊条长度、夹持端长度、表面缺陷；焊丝直径、焊丝松弛直径、焊丝翘距、焊丝镀铜层结合性、焊丝表面质量。 4、紧固件尺寸验收检查程序? 答：(1）.确定紧固件尺寸检查的抽查项目及合格质量水平（ＡQL）; （２）．选择适当的比率(LQ1０/AＱＬ)； (3).确定抽样方案; (4)检查过程。 ５、简述结构试验的一般过程？ 答:（1)制定试验计划; (２）试验准备; (3)试验加载; （4)试验资料整理分析和提出试验结论。 ６、一般构造检测主要包括哪些内容？ 答：(1）、钢结构杆件长细比的检测和核算； （2）、钢结构支撑体系的连接的检测； (3)、钢结构构件截面的宽厚比的检测。 7、焊接缺陷的主要危害有哪些？ 答:（１)、引起应力集中 (２）、静载强度的降低 （3)、容易发生脆性断裂 (４）、疲劳强度的影响 （5）、对应力腐蚀开裂的影响 8、焊接检验的一般程序包括焊前检验、焊中检验和焊后检验，焊后检验至少包括哪些内容？
钢结构损伤机理及检测方法 姓名：** 班级：土木****班 学号：********
摘要：本文从钢结构损伤机理与损伤检测方法入手，介绍了国内外结构损伤检测方法的现状，并详细阐述了基于小波变换的结构损伤检测方法、基于柔度的结构损伤检测方法、基于神经网络的结构损伤检测方法等几种结构损伤检测方法。 关键词：钢结构损伤检测方法小波变换柔度神经网络 1 引言 重大工程诸如跨江跨海的大跨度桥梁、用于大型体育赛事的大跨度空间结构、代表城市象征的超高层建筑、开发江河能源的大型水利工程以及核电站工程等，它们的使用期长达几十年甚至上百年，在环境侵蚀、材料老化和荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等灾害因素的共同作用下，将必可避免地出现结构系统的损伤累积和抗力衰减，从而导致抵抗自然灾害甚至正常环境作用的能力下降。尽管这些都是设计时能够预料到的结果，但是却无法完全考虑所有因素的影响，从而无法推断结构内部应力的实时状况，也无法预知结构随着时间的推移，在一定荷载作用下的反应。 因此，为了保障结构的安全性、完整性、适用性与耐久性，已建成的重大工程结构和基础设施需采用有效地技术手段监测和评定其安全状况，并及时修复和控制结构损伤；而对于新建的大型结构和基础设施应总结以往的经验和教训，在工程建设的同时安装长期的结构健康监测体系，以监测结构的服役安全情况，同时为研究结构服役期间的损伤演化提供有效和直接的实验平台。 2 钢结构损伤机理及危害 2.1 钢结构的稳定问题 钢材的强度远较混凝土、砌体及其他常见结构材料的强度高，在通常的建筑结构中按允许应力求得的钢结构构件所需的断面较小，因此，在多数情况下，钢结构构件的截面尺寸是由稳定控制的。钢结构构件的失稳分两类：丧失整体稳定性和丧失局部稳定性。两类失稳形式都将影响结构或构造的正常承载和使用或引发结构的其他形式破坏。 影响结构构件整体稳定性的主要原因有： （1）构件设计的整体稳定不满足，即长细比不满足要求。 （2）构件的各类初始缺陷，包括初弯矩、初偏心、热轧和冷加工产生的残余应力和残余变形及其分布、焊接残余应力和残余变形等。 （3）构件受力条件的改变，如超载、节点的破坏、温度的变化、基础的不均匀沉降、
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
各种桥梁构造图解 箱型梁桥：(xiang xing liang qiao) box-girder bridge 箱梁结构的基本概念在于全部上部结构变为整体的空心梁，而当主要荷载通过桥上的任何位置时，空心梁的所有各部分(梁肋,顶板和底板)作为整体同时参加受力。其结果可节省材料，成为薄壁结构，提高了抗扭强度。箱梁桥可分为单室，双室,多室几种。 组合梁桥：(zhu he liang qiao) composite beam bridge 指以梁式桥跨作为基本结构的组合结构桥，既两种以上体系重叠后，整体结构的反力性质仍与以受弯作用负载的梁的特点相同。这类桥的特点主要表现在设计计算工作繁重，构造细节及内力复杂。 空腹拱桥：(kong fu gong qiao) open spandrel arch bridge 在拱桥拱圈上设置小拱，横墙或支柱来支撑桥面系，从而减轻桥梁恒载并增大桥梁泻水面积者称为空腹拱桥。 实腹拱桥：(shi fu gong qiao) filled spandrel arch bridge
在拱桥拱圈上腹部两侧填实土壤或粒料后铺装路面，这种拱桥称为实腹拱桥。小跨径的砖,石,混凝土拱常采用这种构造形式。 无铰拱桥：(wu jiao gong qiao) hingless arch bridge 如图，在整个拱上不设铰，属外部三次超静定结构。由于无铰，结构整体钢度大，构造简单，施工方便，维护费用少，因此在实际中使用最广泛。但由于超静定次数高，温度变化，材料收缩，结构变形，特别是墩台位移会产生较大附加应力。 混凝土空腹无铰拱桥 三铰拱桥：(san jiao gong qiao) three-hinged arch bridge 如图，在拱桥的两个拱脚和拱的中间各设一铰称为三铰拱。属外部静定结构构。因而温度变化,支座沉陷等不会在拱内产生附加应力，故当地质条件不良，可以采用三铰拱，但铰的存在使其构造复杂，施工困难，维护费用高，而且减小了整体刚度降低了抗震能力，因此一般较少使用。 刀形上承式三铰拱桥（跨径90m） 两铰拱桥：(liang jiao gong qiao) two-hinged arch bridge 当拱桥的两个拱脚皆设为铰支座时称为两铰拱桥。属外部一次超静定结构。由于取消了拱顶铰，使结构整体刚度较三铰
第一章桥梁道路监测管理系统 1.1系统总体方案 1.1.1系统的总体方案 1.1.1.1系统建立的目的和意义 危害桥梁正常承载的主要因素包括： （1）结构内力状态的改变 （2）结构损伤 （3）两种因素综合作用 运营健康监测系统必须能够对上述因素进行监测，因此，健康监测系统实施的目的是：（1）随时掌握桥梁结构的内力状态及损伤情况 （2）尽早发现桥梁结构面临的危险状况 （3）为桥梁结构的养护维修提供依据 除了对结构运营状态进行监测外，对桥梁的日常管理养护等工作也纳入综合管理系统，以变实现：管养工作制度化、管养技术现代化、管养决策科学化。 运营健康监测和综合管理系统实施的重要意义在于： （1）能够随时掌握桥梁结构的内力状态及损伤情况 （2）能够在桥梁结构危险萌芽阶段发出预警 （3）对保障桥梁安全运营具有重要意义 （4）能够尽量长地延长桥梁的运营寿命 （5）对降低桥梁总体运营成本具有显著效果 1.1.1.2结构健康监测系统建立的原则 健康监测系统的最主要目的就是发现可能导致结构破坏的病害情况，因此，健康监测系统的建立应遵循以下逻辑原则： （1）研究桥梁结构的各部分将可能面临什么样的病害？这些病害发生的概率是多少？这些病害将导致结构的局部破坏还是整体破坏？
（2）研究结构构件的病害有什么表现？这些表现是否能够为监测系统所监测？ （3）研究选用何种传感器来监测结构安全？传感器精度是否满足安全预警的要求？传感器布置位置是否恰当，数量是否合理？ （4）研究如何对监测信号进行信号处理及分析？如何从监测信号中提取与结构安全直接相关易于为管理人员所理解的结构安全信息或预警信息？ 从这些逻辑原则可以看出，如何定义结构可能遭遇的危险是整个健康监测系统的基础，我们称这个过程为“结构危险性分析” 1.1.1.3结构危险性分析 该系统通过危险性分析来确定监测哪些构件及监测方式的方法，避免了健康监测系统中常见的目的性不强、针对性不明确的问题。 所谓结构危险性分析就是系统地分析桥梁中各部分结构所面临的危险、各项危险发生的概率、危险所导致后果严重程度以及各项危险的可监测性等问题。 广雅大桥的主要结构构件包括：系杆、吊杆、主梁、拱肋、非通航孔桥和下部结构。应根据这些构件的受力特点、材料特性、使用环境等对其进行充分的危险性分析才能够确保健康监测系统的针对性和实用性。 危险性分析通常需要通过大量类似结构的调查并综合考虑本工程的环境及受力特点同时结合必要的结构分析计算才能够得到比较可靠的结论。 通过结构危险性分析我们可以非常明确我们需要监测那些构件、这些构件的重点监测部位、监测内容及监测频率等。 健康监测的监测手段大体可以分为：力学指标监测，损伤直接检测(包括人工目视巡检及无损监测)两种手段。在指定各构件采用的监测手段一般应综合考虑危险性的程度、监测的经济性和有效性等问题。 健康监测的监测手段大体可以分为：传感器在线监测，人工巡检(包括人工目视巡检)两种手段；一般而言传感器在线监测具有连续把握监测对象的特点，但其经济代价大，且对诸如钢材锈蚀、混凝土开裂等病害难以监测到；人工定期巡检能够比较容易发现结构的早期病害造成的外观变化，且一次性投入相对较小，但其不具有连续及实时性。 1.1.1.3.1吊杆的危险性分析及监测策略 吊杆锈蚀断丝是该桥的主要病害，其断丝隐蔽性强，应考虑对其进行监测。
***服务区加油站新建网架 检测报告 ****************工程检测有限公司 *****年**月
注意事项 1、所提供的检测报告正本原件应盖有“*******检测有限公司”印 章，否则视为无效。 2、报告无项目负责人、审核、批准签字无效。 3、报告涂改无效，部分提供和部分复制检测报告无效（报告总页 数自目录之后开始，不含目录）。 4、对检测报告若有异议，应于本报告收到之日起三十天内向我单 位提出，逾期协商处理。 5、对于送样检测，仅对来样的检测数据负责，不对来样所代表的 批量负责。 地址：*******邮政编码：0******* 电话：03*******传真：0*******
目录 1 概述 (1) 1.1 工程概况 (1) 1.2 检测依据 (1) 1.3 检测内容及方法 (2) 1.3.1杆件尺寸及安装检测 (2) 1.3.2支座偏差、挠度测量 (2) 1.3.3承载力现场试验分析及承载力核验 (2) 1.4 检测仪器设备 (2) 2 钢结构质量检测 (3) 2.1整体外观普查 (3) 2.2构件尺寸检测 (4) 2.3 支座中心偏移及高差检测 (4) 2.4 挠度变形检测 (5) 3 钢结构承载能力检验 (5) 3.1测点布置 (5) 3.2检验荷载 (7) 3.3检验结果 (7) 3.3.1应力应变 (8) 3.3.2竖向位移 (10) 4 结构安全性评级及处理建议 (11) 4.1 结构安全性评级 (11)
5附表1 网架结构杆件检测结果汇总表 (13)
1 概述 1.1 工程概况 本次受委托进行检测的钢结构工程是****收费所新建网架工程。 ******收费所新建网架工程为螺栓球节点正放四角锥网架结构。长57.0m，宽16.8m。 为查明以上钢结构工程质量、是否存在安全隐患及承载力是否满足设计要求，受*****钢结构有限公司的委托，我单位*********有限公司，于201*年**月**日对以上工程进行了现场检测，现出具检测报告。 1.2 检测依据 （1）《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004； （2）《钢结构设计规范》GB 50017-2003； （3）《钢结构现场检测技术标准》GB/T 50621-2010； （4）《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91； （5）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001； （6）《钢结构超声波探伤及质量分级法》JG/T203-2007; （7）《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》GB11345-1989； （8）《建筑变形测量规范》JGJ/T8-97； （9）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001； （10）《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999； （11）原设计图纸及相关资料；
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
钢结构安装过程的变形分析、结构安全监测及控制措施 1.XX大厦钢结构安装全过程分析 1、XX大厦钢结构部分安装全过程分析方法说明 大型高层结构的安装施工过程是一个从局部到整体、从不完整到完整的过程，施工过程中伴有结构形态的变化，不同施工阶段有不同的结构形态和不同的受力特性，而且每个施工阶段的边界条件和所受荷载也都是不同的。在一个阶段结束后，结构暂时处于某个平衡状态，继续安装下一阶段的结构时，由于变形的不协调，新安装部分往往会对原成形结构产生影响，两者协同变形达到新的平衡状态。这种受力特点和设计状态是不同的。因此通过拼装过程的验算来模拟每个阶段的结构受力情况是很有必要的。 构件在拼装各阶段中经历了复杂的受力转变过程，这种转变对于构件本身和整体结构都会发生不同程度的影响，因此有必要考察在整个拼装过程中各个阶段钢结构的位移、内力及支反力的变化以保证施工过程的安全性。 施工分析采用了钢结构计算软件MSTCAD进行模拟，特别是利用累积计算技术对整个安装过程进行了跟踪计算。在安装过程中不断有新构件加入到原有结构，导致原有结构的受力状态不断变化：其上一安装阶段的结构内力和位移必然会对下一阶段的内力和位移产生影响，因此需要对每个阶段的内力和位移进行跟踪计算，准确计算结构的内力和位移的累积效应。 安装过程验算只考虑按结构构件重量实际分布的结构自重，不考虑动力系数；同时考察安装过程中温度作用的影响，以及风荷载对高层钢结构的作用。 通过有限元分析验算可了解各个施工阶段已完成结构的位移变化、受力特征，为施工的顺利进行提供了安全保证。 2、XX大厦钢结构部分安装全过程各阶段受力分析
计算模型 整体结构经协同分析，考虑核心筒刚度对钢结构部分响应的影响。下面截取钢结构部分应力与位移图如下。（注：前两步为地下结构施工阶段）安装过程各阶段应力图 第三步: 单元应力分布图（单位N/mm2）
桥梁结构安全监测的基本内容主要为：变形（沉降、位移、倾斜）、应力、动力特性、温度以及常规外观检测等。 其中桥梁挠度是监测的一项重要内容，确保结构有足够的刚度。 测量桥梁挠度可以在桥梁的不同部位安装合适的传感器，如机械测试仪器（包括百分表、千分表、张线式位移和挠度计）、光电成像法、倾角仪、GPS、激光图像法、连通管法。目前在监测中常用GPS进行监测，它实现桥梁动态实时、自动测量。 。传统桥梁结构应力应变测量所采用的技术模式基本是通过敏感元件（如电阻应变片、基于钢弦的振弦式应变计）将被测量转换成电学量，再通过专用电学量测量仪器记录测量结果。 压电式及ICP型加速度传感器，它是使用最普遍的振动传感器，特点是稳定性好、体积小、是中高频振动的理想传感器。电容式加速度传感器是一种适合超低频测量的振动传感器，其下限频率可以达到0Hz，非常适用在极低频率和静态加速度测量。伺服式振动传感器，它是测量超低频微振动的理想传感器，采用有源或无源闭环伺服技术，具有良好的超低频特性，适合超低频大量程测量和微弱振动测量。目前该类传感器在桥梁测试中普遍应用，但在长期监测系统中使用不多。 根据城市桥梁在道路系统中的地位，城市桥梁宜分为以下五类： Ⅰ类养护的城市桥梁——特大桥梁及特殊结构的桥梁。 Ⅱ类养护的城市桥梁——城市快速路网上的桥梁。 Ⅲ类养护的城市桥梁——城市主干路上的桥梁。 Ⅳ类养护的城市桥梁——城市次干路上的桥梁。 Ⅴ类养护的城市桥梁——城市支路和街坊路上的桥梁。 城市桥梁检查应根据其内容、周期、评估要求分为经常性检查、定期检测、特殊检测。
经常性检查又称日常检查或例行检查，主要指对桥面设施、上部结构、下部结构和附属构造物的技术状况进行日常巡视检查，及时发现缺损并进行小修保养工作。 (1)经常性检查宜以目测为主，配合简单量测工具， 定期检查是为评定桥梁的使用功能，制订管理养护计划提供基础数据，按规定周期，对桥梁主体结构及其附属构造物的技术状况进行定期跟踪的全面检查。 （1）定期检测分为常规定期检测和结构定期检测。常规定期检测应每年一次，可根据城市桥梁实际运行状况和结构类型、周边环境等适当增加检测次数。结构定期检测应在规定的时间间隔进行，Ⅰ类养护的城市桥梁宜为1-2年，关键部位可设仪器监控测试；Ⅱ~Ⅴ类养护的城市桥梁间隔宜为6-10年。 （2）常规定期检测宜为目测为主，并应配备如照相机、裂缝观测仪、探查工具及现场的辅助器材与设备等必要的量测仪器。 （4）结构定期检测报告应包括下列内容： 1城市桥梁进行结构定期检测的原因。 2结构定期检测的方法和评价结论。 3结构使用限制，其中包括荷载、速度、机动车通行或车道数限制。 4养护维修加固措施。 2 城市桥梁常规定期检测中难以判明是否安全的桥梁。 3 为提高或达到设计承载等级而需要进行修复加固、改建、扩建的城市桥梁。 4 超过设计年限，需延长适用的城市桥梁。
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
公路桥梁结构设计系统（GQJS）详细介绍 公路桥梁结构设计系统（汉语拼音缩写为GQJS）于98年8月正式推出Windows版，该版本称为GQJS 4.0。其前身是由交通部组织行业专家联合开发的桥梁综合程序GQZJ (参见陆楸、王春富、冯国明编《公路桥梁设计电算》上、下册（桥梁上部结构）人民交通出版社1983年6月)。GQZJ程序1978年投入试用，1980年通过原交通部公路总局的技术鉴定。该系统在公路系统推广应用20年多年来，历经许多桥梁界计算机专家的修改完善，在工程上得到广泛的使用与验证。在转为Windows版时定名为公路桥梁结构设计系统GQJS。因新的系统已不仅仅是单纯进行结构分析，还包括的动态可视化的数据前处理界面、数据图形检验、结果图形浏览和检索、预拱度设置、施工图绘制等一系列的设计功能。它改变了过去桥梁结构计算只能以文本文件操作方式进行的老模式，并对桥梁综合程序输入数据结构做了改造，特别改变了单元坐标和预应力信息数据表达方式，使数据结构大为简化。软件操作改为在仿Office的软件界面的全新操作方式，输入数据、结构计算、察看计算结果集成于同一界面系统之中。 99年3月推出GQJS 5.0版。GQJS 5.0版增加了解题规模使计算单元数可达1000，增加了输入数据图形检验功能，增加了输出结果在界面中快速浏览功能，即通过界面直接浏览查询计算结果，并形成内力、应力、位移以及影响线的曲线分布图、曲线包络图。GQJS 5.0版首次在国内同类桥梁结构分析软件中用彩色云图方式表示计算结果中的应力、内力及位移。GQJS 5.0版增加了读DXF文件，辅助输入横断面变宽点信息的功能，即用户可以先在AutoCAD中用line、arc、circle命令绘制横断面，并形成DXF文件，系统再将DXF文件中线段坐标信息转换成截面变宽点信息。GQJS 5.0版还增加了根据结构计算结果形成桥梁施工控制用的预拱度表和各施工阶段桥面高程表的功能，这些表可由本系统直接调用EXCEL 形成，也可选择形成文本文件“GQJSL.GXL”。在GQJS 5.0改版过程中根据用户反馈意见对原有数据输入界面做了大量改进完善工作，增加了Windows NT网络运行功能，使软件使用更加方便，性能更加稳定。 2000年2月推出GQJS 6.0版。这次改版主要是增加了绘制设计图功能，其中包括：施工工序图、结构构造图、预应力钢筋平纵布置图、预应力钢筋断面布置图、预应力钢筋几何要素表等(计划中的普通钢筋布置图功能暂缓)，其中施工工序图中包括各施工阶段计算内容和结构简图，以及带尺寸标注的结构单元离散图。2000年11月推出GQJS 6.5版，GQJS 6.5版可以直接在Windows 2000系统下运行。在GQJS 6.0版基础上增加了TCP/IP网络服务功能，即在符合TCP/IP协议的局域网络上的任意一个Windows 9x/ NT/2000 系统的终端上安装加密锁并运行网络版服务程序，则网上各终端均可同时运行GQJS。GQJS 6.5版还增加了各类单元信息的平移和镜像拷贝功能，使单元信息输入更方便快捷。结果分析中增加了预应力钢筋调整、位移图中增加了初位移叠加功能。数据输入框中增加了许多数据合理性的智能判别。使初次接触GQJS的用户输入数据时尽可能少地出错。 2001年4月推出GQJS 7.0版。这次改版主要是进一步完善网络服务程序和绘制预应力钢筋设计图功能。在使用阶段信息中增加了结构自重安全系数、汽车影响线加载步长、冲击系数计算选择。在结果分析中增加了位移累加和预应力配束功能。在结构材料信息中增加了两种收缩徐变系数计算方法，使收缩徐变计算与《公桥规》JTJ-023-85 附录四相符。 2001年8月推出GQJS 7.5版。这次改版主要根据用户要求，在GQJS计算模块中增加了公路——A级车道荷载（新桥规）、城市桥梁汽车荷载（A级、B级）、铁路设计活载（中-活载特种活载和中-活载普通活载）、规范法定单位制和传统公制单位制选择，温度荷载直
钢结构监测技术方案 目录 编制依据............................................................................................................. 招标文件..................................................................................................... 主要标准、规程、规范............................................................................... 设计资料..................................................................................................... 主要法规、文件.......................................................................................... 设计概况............................................................................................................. 体育馆设计概况.......................................................................................... 钢结构设计概况.......................................................................................... 对钢结构监测要求的理解与响应......................................................................... 钢结构监测的必要性................................................................................... 对钢结构监测要求的理解............................................................................ 对钢结构监测要求的响应............................................................................ 监测内容、目标及实施对策................................................................................. 监测内容、目标.......................................................................................... 监测实施对策.............................................................................................. 监测方案及系统布设方案设计 各项监测要求的控制指标............................................................................. 监测点布设................................................................................................. 监测工作量................................................................................................. 监测周期和频率..........................................................................................
中冶建研院建议桥梁变位长期监测 中冶建筑研究总院（上海）有限公司专业从事桥梁检测、桥梁加固设计、及相关技术咨询服务，公司桥梁检测中心除了拥有国家质检总局所颁布的桥梁检测检查能力许可外，于2011年10月中心取得了交通部的桥隧专项资质。为有效检测公路桥梁的结构性能，更好地服务于国公路、市政建设，我院桥梁检测中心购买、研制开发了一整套与先进的桥梁检测仪器相配套使用的完整的测试系统，先后承接了北京、广西、深圳及上海地区百余座桥梁的监测、动静载试验、桥梁整体监控、监测等。 在桥梁结构的使用过程中，由于受地质情况、地下水为变化、混凝土收缩、徐变、温度变化、桥梁周边施工、使用荷载增大等种种因素的影响，桥梁结构的基础会产生沉降或变位，内力也会随之发生变化，桥梁结构的线形或平面位置会产生变化，对于金顶结构，这些变化往往引起桥面线型不顺畅、影响行车的舒适性；对于超金顶结构，这些变化不仅会引起桥面的不顺畅，而且会导致桥梁结构实际受力状况海边。就长期监测内容而言，其范围比较广，沉降变位、系杆及拉索索力的变化，温室效应等。上述因素的变化对桥梁结构的影响是长期的、严重的，优势甚至会危及桥梁结构的安全使用，因此必须通过相应的监测方法、监测手段、账务上述因素变化规律、发展趋势以及其对桥梁结构受力状态、使用性能德影响程度。同城，桥梁基础沉降或桥梁变位监测比较常用，可以在施工阶段布设，也可以在运营过程中布设；而内力监测则需在施工阶段预埋测试元件，测试与分析也相对复杂一下儿，一下就对桥梁变位的长期监测的方法作一简要介绍。 目前，对于基础沉降。桥梁监测，一般采用测量学方法进行。根据实际情况，按照测量出额桥梁观测的基本理论。建立相应的观测网点和测量路线，利用全站仪、精密水准仪、测距仪、ＧＰＳ全球定位系统等测量仪器设备，在独立坐标系中，测量桥梁变位控制点的坐标。然后，通过对各次测量所得出的侨联变位控制点坐标比较，分析判断桥梁结构长期变位的发展趋势；通过结构计算分析，得出由长期变位所产生的结构内力、应力增量。综合上述两个方面及结构受力特点，设计、配筋等结构基本情况，就可以宏观判断桥梁结构的安全性能，提出相应的处理措施或建议。
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。