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结构健康监测与损伤识别技术研究与应用结构健康监测与损伤识别技术是一项旨在保障建筑和工程结构安全的重要技术。
随着建筑和工程结构日益复杂和多样化，监测和检测技术的研究和应用变得尤为重要。
本文将对结构健康监测与损伤识别技术的研究与应用进行综述。
一、结构健康监测技术结构健康监测技术是指通过使用传感器和数据采集系统等设备对结构进行实时监测和记录，以获取结构的运行状态和健康信息。
这些技术主要利用振动响应原理，通过对结构振动信号的采集、处理和分析，实现对结构状态的监控。
在结构健康监测技术中，常用的传感器包括加速度计、应变计和压力传感器等。
通过这些传感器获取的数据，可以用于评估结构的振动响应、变形和应力状态。
目前，结构健康监测技术主要应用于桥梁、建筑物、风力发电机组等结构的安全评估和预警。
例如，对于桥梁结构，可以利用结构健康监测技术实时监测桥梁挠度、应变和塑性变形等信息，以判断桥梁结构是否存在潜在的损伤和疲劳。
这种技术的应用可以提前发现和修复结构中的潜在问题，避免事故的发生，确保人员和财产的安全。
二、结构损伤识别技术结构损伤识别技术是指通过对结构的振动响应和变形等数据进行分析和处理，识别结构中的损伤或缺陷。
通过损伤识别技术，可以在损伤出现之前或损伤程度较轻时即时发现和评估结构的损伤情况，从而采取相应的维修和加固措施，延长结构的使用寿命。
结构损伤识别技术主要基于结构动力学理论和模型。
通过对结构振动信号进行频域分析、时域分析和模态分析等，可以提取结构的特征参数，并进行损伤识别和评估。
在结构损伤识别技术中，最常用的方法包括模态参数法、频域参数法和时域参数法等。
模态参数法利用结构的模态特性来识别损伤，频域参数法和时域参数法则通过分析结构的频谱和时间响应来识别损伤。
结构损伤识别技术广泛应用于各种建筑和工程结构中。
例如，在桥梁维护中，可以利用损伤识别技术实时监测桥梁的挠度、频响和模态等参数，以识别桥梁中的损伤和缺陷。
这种技术的应用可以及时发现和修复结构中的损伤，提高结构的安全性和可靠性。
拱桥吊杆损伤监测与健康诊断一、本文概述拱桥，作为一种古老而优雅的桥梁结构，长期以来在全球各地的交通网络中发挥着至关重要的作用。
随着服役时间的增长和交通负荷的日益加重，拱桥吊杆的损伤问题逐渐凸显，对桥梁的安全性和稳定性构成了严重威胁。
拱桥吊杆损伤监测与健康诊断成为了土木工程领域的研究热点和难点。
本文旨在探讨拱桥吊杆损伤监测与健康诊断的方法和技术，通过对现有监测手段的分析和总结，提出一套全面、有效的损伤监测与健康诊断方案。
文章首先介绍了拱桥吊杆损伤的常见类型和原因，然后详细阐述了各种损伤监测方法的原理和应用情况，包括无损检测技术、振动监测技术、应力监测技术等。
在此基础上，文章进一步探讨了基于监测数据的健康诊断方法，包括损伤识别、损伤定位和损伤程度评估等方面。
文章结合实际工程案例，对提出的监测与健康诊断方案进行了验证和应用分析，为拱桥吊杆的安全监测和维护提供了有益的参考和借鉴。
二、拱桥吊杆损伤监测技术拱桥吊杆作为桥梁结构的关键受力部件，其安全性直接关系到整个桥梁的稳定性和使用寿命。
对拱桥吊杆进行损伤监测具有重要意义。
通过定期的损伤监测，可以及时发现和评估吊杆的损伤情况，采取相应的维修或加固措施，确保桥梁的安全运营。
拱桥吊杆损伤监测技术主要包括视觉检查、无损检测和传感器监测等方法。
视觉检查是最基础的监测手段，通过人工或无人机等方式对吊杆表面进行观察，识别可见的裂纹、锈蚀等损伤。
无损检测技术如超声波检测、磁粉检测等，可以在不破坏结构的前提下，探测内部的隐蔽损伤。
传感器监测则是通过安装在吊杆上的传感器实时收集数据，对吊杆的受力状态和环境变化进行长期监测。
传感器监测技术是当前拱桥吊杆损伤监测的热点和趋势。
通过安装应变计、加速度计、位移传感器等设备，可以实时监测吊杆的应变、振动和位移等参数。
通过对这些数据的分析，不仅可以发现损伤，还可以评估损伤的发展趋势和对结构安全的影响。
传感器监测还可以与数据分析技术相结合，通过机器学习等方法对监测数据进行深入分析，提高损伤识别的准确性和效率。
桥结构结构健康监测综述-----自动损伤识别自动损伤识别是真正意义上的桥梁监测系统的核心, 是目前国际上的研究热点,目前还在研究阶段。
1 自动损伤识别的方法不同国家的学者已经研究出许多自动识别损伤的方法, 这些方法可用来形成软件, 安装在桥梁监测系统中。
自动识别损伤的方法大致可分为两类:(1) 无模型的识别方法: 它们不使用结构模型,属于这类方法的有: 基于PRF 的损伤识别指标[ 2 ]方法, 包括W avefo rm Chain Code (WCC, 其中又包括量测FRF 的斜率差和曲率差)、A dap t ive Temp lateM ethods (A TM ) 和Signatu re A ssu rance Criteria(SAC)。
此外还有人工神经元网络、ARMA 模型、模式识别等。
(2) 有模型的识别方法: 它们使用结构的有限元模型进行识别。
这类方法又可分为两种: 基于模态参数的识别方法和直接的系统识别方法。
基于模态参数的识别方法分为两步, 首先通过动测进行模态参数(自振频率、振型、振型阻尼比、应变模态) 识别, 然后通过模态参数识别损伤。
第二步工作又有两种方法, 一种是通过损伤识别指标进行识别, 由于模态参数对损伤不敏感, 长期以来人们试图对模态参数进行加工, 以提高其对损伤的灵敏度, 定义了损伤识别指标后, 可把它当作结构指纹, 通过比较完好状态的结构指纹和受损状态的结构指纹来识别损伤。
已经定义的损伤识别指标如下[ 2 ]: 基于振型的损伤识别指标有Coo rdinate Modal A ssu rance Criteria(COMAC)、曲率模态差和柔度矩阵差; 基于应变模态的损伤识别指标有应变模态差。
评价损伤识别指标优劣的标准是对结构损伤的灵敏度。
上述指标中曲率模态差、柔度矩阵和应变模态差对结构损伤的灵敏度较高。
由模态参数识别损伤第二步工作的另一种方法是由模态参数确定结构的刚度矩阵的变化, 是一种形式的参数估值问题。
混凝土梁损伤识别技术研究一、引言混凝土梁是建筑结构中常见的构件之一，其安全性和稳定性关系到建筑物的整体安全。
然而，由于混凝土梁长期受到外部环境和荷载的作用，会导致梁的损伤和破坏，如裂缝、变形、酸蚀等。
这些损伤对混凝土梁的结构性能和承载能力造成了影响。
因此，混凝土梁的损伤识别技术研究显得尤为重要。
二、混凝土梁损伤识别方法混凝土梁损伤识别方法主要分为非破坏性检测和破坏性检测两类。
其中，非破坏性检测又包括声波检测、超声波检测、电磁波检测、红外热像检测等方法。
1.声波检测声波检测是利用超声波在材料中传播和反射的特性来检测混凝土梁的损伤情况。
通过测量超声波的传播时间和强度等参数，可以判断出混凝土梁中的裂缝、空洞、质量缺陷等情况。
2.超声波检测超声波检测是将高频声波传递到混凝土梁中，通过测量超声波在混凝土梁内部的传播速度和强度等参数，来识别梁的损伤情况。
超声波检测具有高精度、高灵敏度和无损伤性等优点。
3.电磁波检测电磁波检测是利用电磁波在混凝土梁中传播和反射的特性来检测梁的损伤情况。
电磁波检测可以检测混凝土梁的裂缝、空洞、钢筋腐蚀等情况，具有无损伤性、高效率和易操作等优点。
4.红外热像检测红外热像检测是利用红外线热像仪对混凝土梁表面进行热成像，从而识别混凝土梁中的损伤情况。
红外热像检测可以检测混凝土梁的温度变化和热分布情况，从而判断出混凝土梁的裂缝、变形等情况。
5.破坏性检测破坏性检测是利用试验方法对混凝土梁进行破坏实验，从而获得混凝土梁的力学性能参数，如强度、刚度等。
破坏性检测具有精度高、可靠性强等优点，但同时也会对混凝土梁造成损伤。
三、混凝土梁损伤识别技术应用混凝土梁损伤识别技术在实际工程中得到了广泛的应用。
例如，在桥梁、隧道、大型建筑等工程中，混凝土梁的损伤识别技术可以用于对混凝土梁的健康状况进行监测和评估，从而提高工程的安全性和可靠性。
1.桥梁工程中的应用桥梁是交通工程中最重要的组成部分之一，其安全性和稳定性关系到交通运输的畅通和人民生命财产的安全。
桥梁健康监测技术摘要：本文介绍了桥梁健康监测的基本含义、研究开发的紧迫性和意义，综述了其研究现状、存在的问题，并对进一步的研究进行了展望。
关键词：桥梁；健康监测；研究方法一、引言从上世纪90年代至今，我国进行了大规模的公路和城市桥梁建设，桥梁总数达三十多万座，且每年都有一批结构新颖、形式多样的桥梁建成。
作为生命线工程，其运营安全性受到了社会各界的高度重视，如何确保桥梁特别是大跨度桥梁的健康运营是桥梁研究领域又一热点。
由于桥梁在运营过程中反复受到车载、风载等多种荷载的作用，同时受到如气候、材料老化、疲劳等不利因素的影响，不可避免地产生自然老化，损伤积累，严重的甚至会导致突然倒塌，西方发达国家的桥梁已有先例，2007年8月美国明尼苏达州公路桥的坍塌就是一个警示的标志。
因此桥梁的健康监测越来越重要，通过监测可以及时发现结构隐患并采取措施，有效预防突发性灾难，而且可为桥梁结构的新理论、新技术的评估和验证提供数据依据。
二、桥梁健康监测的含义桥梁健康监测的基本含义是通过对桥梁结构技术状况的监控与评估，为桥梁结构在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁保养、维修与管理决策提供依据和指导。
桥梁健康监测可以通过设置在桥梁中的数据采集系统自动采集桥梁的各个状态参数如荷载、温度、挠度、应变、振动特性等，采集到的数据经预处理后通过通信系统送到控制中心，经过数据系统分析处理得到桥梁的健康状况评估、损伤分析、剩余寿命评估、交通控制和维修决策等结论。
因此，健康监测系统主要对以下几个方面进行监控：①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；②桥梁结构在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时的物理与力学状态；③桥梁重要非结构构件（如支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态；④结构构件耐久性；⑤大桥工作环境，如桥址处的风速和风向、环境及结构的温度、湿度等。
与传统的检测技术不同，大型桥梁健康监测不仅要求在测试上具有快速大容量的信息采集与通讯能力，而且力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估。
桥梁结构健康监测与维护技术研究桥梁作为城市的重要组成部分，负责连接两岸并承载车辆和行人，其安全运行尤为重要。
因此，桥梁的结构健康监测和维护技术显得尤为重要。
本文将介绍桥梁结构健康监测和维护技术的研究现状。
一、桥梁结构健康监测技术桥梁的结构健康监测技术是指对桥梁的各种力学参数、形变量、振动量等进行实时采集并进行分析，评估桥梁结构的健康状况，及时发现并排除潜在的问题。
传统的桥梁结构健康监测技术主要基于人工巡检，该方法存在着局限性，如难以覆盖所有部位、存在安全隐患、周期性较长等问题。
随着信息技术的快速发展，基于传感器网的桥梁结构健康监测技术变得越来越普及，其基本原理是通过安装在桥梁各处的传感器，采集桥梁的结构参数、损伤指标等重要信息，并通过研究这些数据，识别出桥梁结构的健康状况，并及时发现、预防潜在的问题。
其中一个常用的传感器是应变计。
通过应变计采集桥梁的应变量，结合计算方法，可以得到桥梁结构的形变量。
这些数据可以用来识别桥梁中的潜在状况，诸如劈裂、疲劳、应力集中等等。
如此选择合适的应变计对于监测桥梁的结构永久性变形、非永久性变形等有着良好的效果。
同时，推导来的这些形变量可作为初步的模型验证或者场所，这些数据可供后续的结构分析使用。
另外一个常用的传感器是加速度计，它可以用来探测桥梁的动量学响应，如振动、位移等。
当桥梁受到外力或自由振动时，加速度计可以检测到桥梁的动量学响应。
通过对这些数据的处理，可以判断桥梁的结构健康状况，并及时发现存在的问题。
二、桥梁维护技术桥梁结构的维护技术是指通过对桥梁定期进行检查维护，使其可以在安全的条件下稳定运行。
常见的维护措施包括清理、维修、更换等，需要根据每一桥梁的不同情况而定。
通常，桥梁的维护可以分为以下三个阶段。
第一步是前期维护。
这个步骤包括桥梁的设计、材料和施工等。
要确保所有的材料、构件和工艺的质量都符合相关标准，以确保工程的质量和安全性。
在设计和建造过程中，需要充分考虑桥梁的使用情况、使用年限和环境影响等因素。
结构健康监测与损伤识别随着工程技术的不断发展，建筑结构的健康监测和损伤识别变得越来越重要。
结构健康监测是指通过监测和评估建筑结构的各项指标，以实时了解结构的健康状态。
而损伤识别是通过分析监测数据，识别结构中的潜在问题和损伤情况。
本文将介绍结构健康监测与损伤识别的相关技术和应用。
一、结构健康监测技术1. 传感器技术传感器技术是结构健康监测的重要手段之一。
常见的传感器包括应变计、加速度计、温度计等，它们可以对结构的变形、振动、温度等参数进行实时监测。
通过传感器采集的数据可以用于评估结构的健康状态，及时发现结构的异常变化。
2. 图像识别技术图像识别技术在结构健康监测中也具有重要应用。
通过摄像机或无人机等设备获取建筑结构的图像，可以对结构的裂缝、变形等进行识别和分析。
图像识别技术可以实现对大范围区域的监测，并能够实时获取图像数据，提供信息反馈和决策支持。
3. 数据分析与处理技术结构健康监测中的数据分析与处理技术是将采集的监测数据进行提取、分析和处理，以获取结构健康信息的过程。
常见的数据处理方法包括频域分析、时域分析、小波分析等。
这些方法可以帮助工程人员了解结构的振动特征、频率响应等，通过与标准数据进行对比，判断结构是否存在异常。
二、结构损伤识别技术1. 模型更新方法模型更新方法是一种常用的结构损伤识别技术。
通过与实际监测数据进行比对，可以对结构模型中的特性参数进行修正，以反映结构的实际情况。
模型更新方法主要基于系统辨识理论，通过优化算法来修正模型参数，实现对结构的准确识别。
2. 统计学方法统计学方法在结构损伤识别中也有广泛应用。
通过对结构监测数据进行统计分析，可以检测出结构中的潜在问题和损伤情况。
常见的统计学方法包括主成分分析、模式识别等，它们能够从大量的监测数据中提取有效信息，实现对结构的精确评估。
3. 人工智能方法近年来，人工智能方法在结构损伤识别领域取得了重要进展。
机器学习算法、深度学习算法等人工智能方法可以对大量数据进行训练和分析，从而实现对结构的自动化损伤识别。
桥梁结构的损伤识别方法与实践案例分析桥梁是重要的基础设施，承担着城市交通和物流网络的重要角色。
然而，由于长期使用、自然灾害和人为因素等原因，桥梁结构会出现不同程度的损伤。
为了保障桥梁的安全和可靠运行，损伤识别方法和实践案例分析显得尤为重要。
损伤识别是指通过对桥梁结构进行检测、分析和评估，以确定损伤的位置、类型和程度。
在实践中，我们可以通过多种手段进行损伤识别，包括visually inspection（目测检查）、structural health monitoring （结构健康监测）和non-destructive testing（非破坏性测试）等方法。
首先，目测检查是最基本也是最常用的损伤识别方法之一。
通过观察桥梁的外观、表面裂缝、变形等情况，可以初步判断桥梁是否存在明显的损伤。
然而，目测检查受到限制，无法发现深埋在结构内部的潜在损伤，所以需要结合其他方法进行进一步的评估。
其次，结构健康监测是一种基于传感器技术的桥梁损伤识别方法。
通过安装传感器设备，可以实时监测桥梁结构的变形、振动和应力等参数。
通过分析监测数据，可以判断桥梁是否存在异常情况，并进行相应的检修和维护。
结构健康监测可以实现对桥梁结构的长期、全面的监测，提供了较为准确的损伤识别手段。
此外，非破坏性测试也是一种常用的桥梁损伤识别方法。
非破坏性测试是指在不影响桥梁结构完整性的情况下，通过利用物理学原理和测试仪器，对桥梁进行检测和评估。
常用的非破坏性测试方法包括超声波检测、雷达检测、磁粉检测等。
这些方法可以探测深埋在结构内部的损伤，提供了一种全面、可靠的损伤识别手段。
在实践中，我们结合以上多种方法进行桥梁损伤识别的综合分析。
例如，在目测检查中发现桥墩存在裂缝，可以借助结构健康监测系统对桥墩的变形和振动进行实时监测，以了解裂缝是否进一步扩展，评估桥墩的结构安全性，并采取相应的修复措施。
如果需要进一步确认桥墩的损伤程度，可以使用非破坏性测试技术对裂缝进行检测和评估。
预应力混凝土桥梁的结构健康监测与评估一、引言预应力混凝土桥梁是现代桥梁工程中常见的一种结构形式，其具有较高的承载能力和较长的使用寿命。
然而，随着时间的推移和外界环境条件的变化，桥梁的结构健康状态可能会发生变化，进而影响其安全性和可靠性。
因此，对预应力混凝土桥梁进行结构健康监测与评估显得尤为重要。
本文将探讨预应力混凝土桥梁的结构健康监测与评估方法及其应用。
二、预应力混凝土桥梁的结构健康监测方法1. 传统监测方法传统的预应力混凝土桥梁结构健康监测方法主要包括视觉检查、物理性能测试和破损检测等。
视觉检查是最基本和常用的监测方法之一，通过外观观察和目测可以初步判断桥梁的结构健康状态。
物理性能测试一般包括对桥梁的强度、刚度、位移等性能进行测试，通过与设计参数进行对比评估桥梁的结构健康状态。
破损检测主要是通过检查桥梁的裂缝、腐蚀和变形等破损情况，从而判断桥梁的健康状况。
2. 结构振动监测方法结构振动监测方法是一种先进的桥梁结构健康监测方法，主要通过对桥梁的振动信号进行采集和分析来评估桥梁的结构健康状态。
常用的结构振动监测方法包括加速度计监测、激光测距仪监测和应变传感器监测等。
其中，加速度计监测是最常见的方法，通过安装加速度计在桥梁上并记录振动信号的加速度来分析桥梁的结构健康情况。
激光测距仪监测是一种非接触式测量方法，通过激光测距仪对桥梁进行扫描，获取桥梁的振动信息。
应变传感器监测则是通过安装应变传感器在桥梁上，测量桥梁的应变情况来评估其结构健康状态。
3. 其他高级监测方法随着科技的发展和方法的不断创新，还出现了许多其他高级的预应力混凝土桥梁结构健康监测方法。
例如无损检测技术，包括超声波检测、雷达检测和红外热像仪检测等，可以对桥梁的内部结构进行检测，从而评估其健康状况。
此外，还有电阻应变片监测、光纤传感器监测和无线传感器网络监测等新兴的监测方法，通过利用先进的传感器和通信技术实现对桥梁结构健康的实时监测和评估。
桥梁结构健康安全监测与损伤识别技术Bridge Structural Health & Safety Monitoring and Damage Identification李乔单德山唐亮内容❖桥梁事故❖结构健康监测（SHM）的基本涵义❖SHM基本架构❖SHM系统设计❖SHM实例❖西南交通大学BSHM的解决方案❖SHM的发展趋势❖近年来，桥梁垮塌事故时有发生；❖桥毁人亡的灾难性安全事故，使人民生命财产蒙受巨大损失，也造成恶劣的社会影响；❖在GOOGLE中搜索“桥梁&事故”，有1,430,000项之多符合搜索结果；❖1999年1月4日，重庆市纂江县彩虹桥整体垮塌；死亡40余人❖2000年8月27日，台湾省高屏大桥突然拦腰断裂；导致17辆汽车坠落高屏溪，22人受伤。
❖2001年11月7日，四川宜宾小南门金沙江大桥两端先后发生断裂❖2004年6月10日，辽宁田庄台辽河大桥整跨断裂❖2006年12月09日，位于北京顺义城北潮白河支流减河上的悬索桥，在荷载试验时全桥坍塌❖2007年10月23日，包头市民族东路至丹(东)拉(萨)高速公路包头出口的高架桥发生倾斜坍塌。
美国：北京时间2007年8月2日7时10分)，美国明尼苏达州明尼阿波利斯市的一座桥梁发生坍塌。
至少7人死亡，数十人受伤桥梁事故❖2009年6月29日凌晨2时34分左右，铁力市西大桥发生垮塌，至少有6辆货车坠入呼兰河，7人死亡。
❖垮塌的大桥建于1973年，1997年曾进行安全维修。
桥梁事故❖2009年7月15日1时33分，津晋高速公路港塘收费站800米外匝道桥坍塌，5辆载货车坠落，造成6人死亡，4人受伤。
❖上述桥梁垮塌实例均在正常运营过程中发生❖桥梁垮塌不仅国家造成了巨大的经济损失，而且给人们带来的恐惧的回忆，更给遇难者亲属带来难以磨灭的疤痕❖这不得不引起社会对这些事故的深思……❖桥梁作为客观存在有它特有的生命周期过程，它的“生老病死”如同人类一样，是客观自然规律。
❖如果能在灾难来临之前进行预测，对桥梁的损伤进行监测，从而对桥梁的健康状况给出评估，那将会大大减少事故的发生的几率。
❖再过10~15年，中国将进入桥梁结构的维修高峰。
▪交通部前总工工程师风懋润于2005年,中美桥梁论坛❖基本涵义❖类比人看病❖系统的组成❖测试分类❖过程❖好处❖使用各种测控技术来评估结构的使用性能南京长江第三大桥的健康监测系统。
该系统是目前国内外大型桥梁健康监测中最为完善的系统之一。
1自动化数据采集2实时性自我诊断3及时的状态评估智能化自动化、网络化的数据采集与处理基于结构力学、物理等性能的损伤识别结构可靠性分析、强度贮备分析❖结构健康监测的出现是以下因素导致的▪需求的增加•新材料和创新设计的监测•既有结构的更好管理▪科技支持和发展•新型传感器•数据采集•网络技术•数据传输、集中、归档和提取系统—数据库技术•数据处理与事件识别SHM 的基本涵义传感器系统数采与传输信号分析处理评估方法•现场的无损评估•安全性•使用性•……损伤识别•动力•静力•有反演•无反演•……结构健康监测SHM安全性、强度、整体、性能类比：SHM与人看病❖医生▪监控病人的健康▪使用医疗设备检查病人的整体健康情况▪如有需要，开出处方进行治疗❖SHM工程师▪监控结构的状态▪使用传感器检查结构的整体情况▪如果应力超限、变形过大，报警并处理状态评估子系统损伤识别子系统数据处理与控制系统数据采集与传输系统桥梁结构智能健康监测系统传感器子系统实时性自动化集成化网络化数据采集数据通讯数据智能处理处理后数据的储存数据查询诊断SHM的测试分类❖现场静力测试▪行为试验▪诊断试验▪验证试验❖周期性监测▪包括现场测试▪确定结构是否发生变化的试验❖现场动力测试▪动应变▪环境振动测试▪动力放大系数测试▪跳车试验❖连续监测▪主动监控▪被动监控SHM的过程Level IVLevel III Level II Level I处理方案（治病措施）损伤程度（病的程度）损伤定位（生病的部位？）出现损伤（是否生病？）SHM的好处❖加深现场结构的理解❖早期损伤诊断❖确保结构的强度与使用性❖减少巡检和维修的次数❖建立合理的维护/管理策略❖提高维修资金的合理分配❖促进新材料和新桥型的使用SHM的基本架构❖理想的SHM系统：▪提供结构健康相关的信息▪出现损伤时报警❖SHM是多学科、多方向的交叉▪计算机▪材料▪通讯▪智能处理▪传感▪数据采集▪数据库▪损伤诊断▪结构工程▪……SHM的基本架构❖采集❖传输❖处理❖储存❖诊断❖查询数据采集❖采集关心的结构原始数据▪应变、变形、加速度、温度、湿度水平、声发射、外荷载等等❖传感器的选择▪合适的传感器▪长期或短期的监测▪结构的哪些特征需要监测？❖传感器布置与安装▪不能改变结构的力学行为▪采集系统附属设备的安装与布置•采集箱、电源、布线等等❖现场数据集中方法▪有线传输•传感器与数采系统间采用物理连接•经济、采用比较普遍•在某些特大型结构中实现较为困难•连接线过长会增加信号“噪声”▪无线传输•比较贵•信号传输速度和准确性难以保证❖需考虑的因素▪传感器本身的类型与采样频率▪现场数据存储的分类▪有可能出现海量的数据❖需要有效的数据采样和存储策略❖监测的内容与使用的传感器▪荷载▪变形▪应变▪温度▪加速度▪风速与风压（环境参数）▪声发射—索、预应力钢筋▪监控录像数据传输❖将现场数采系统采集的数据传输到远程控制室❖实现远程监测电话线有线网络无线网络DAS远程控制室数据的智能处理❖数据储存之前进行处理，以利后期使用分析❖目的：▪去掉噪声、温度或其他不需要的测试因素的影响▪又称为：数据清理❖要求：▪简单▪快速▪准确响应信号时间序列计算随机减量函数D y（t）随机减量法Welch法FFT直接方法基于FFT的方法FFT数据驱动随机子空间法QR,SVD,LS,EVDFFT计算功率谱密度函数G y（f）计算相关函数R y（t）模态参数f iξiΦi峰值法频域分解法或增强频域分解法SVD随机减量法峰值法随机减量法频域分解法和随机减量增强频域分解法SVDITD和MRITDSVD最小二乘复指数法和多参数点复指数法LS,SVD协方差驱动随机子空间法SVD,LS,EVD数据的储存❖数据的长期保存▪数据查询的可理解性▪数据不能损坏▪足够的存储空间❖数据归档的重要性▪确保以后的查询❖一般来说，仅重点保存清理后的数据▪原始数据仅仅存档备查▪原始数据的再分析困难分布式光纤测裂缝裂缝混凝土老化性能监测力学特性物理特性化学特性静力识别方法动力识别方法静动力联合反演识别方法❖十分重要的部分▪将抽象的数据信号转换为表征结构响应和状态的有用信息❖目前还没有统一的标准方法❖方法选择的依据▪结构类型▪传感器的类型和安装位置▪监测的目的▪所关心的结构响应数据查询❖在数据存储时，为以后数据查询方便▪数据含义必须明确▪分析中的置信度❖目的是：为合理的、基于人工智能的工程决策提供详细的物理数据SHM系统设计❖损伤或退化的机理❖退化引起力学响应分类▪结构的理论和数值模型❖建立关键参数的特征响应▪不同退化水平的敏感性分析❖参数选择并确定性能指标▪不同退化水平的响应的相关变化❖系统设计▪传感器选择、数据采集与管理▪数据解释❖安装并标定SHM系统▪确定系统的起点❖分析现场测试数据并在需要时调整系统I40-Bridge❖在美国，有2500座与I-40桥完全一样的桥❖I-40桥梁对美国桥梁健康监测起到非常大的促进作用❖结构类型：混凝土桥面板+钢板梁❖跨径组成：39.9+ 49.9+ 39.9m❖SHM时间: 2001年9月❖传感器数量: 26Z24 Bridge❖该桥位于瑞士，14+30+14三跨连续梁桥❖基于动力特性变化识别桥梁结构的Benchmark❖SHM时间: 1998年8~9月❖传感器数量: (15+2) x9 可动测点+ 3 参考测点COMMODORE BARRY BRIDGE❖美国新泽西州，跨越Delaware河❖结构类型: 大跨度钢桁桥❖跨径: 822 ft + 1,644 ft + 822 ft.❖SHM时间: 1998❖传感器数量: 97Huntingdon Railway Viaduct❖位于英国剑桥郡❖结构类型：连续梁桥，最大跨度64.3m❖SHM时间: 1998❖传感器数量: 36❖SoundPrint预应力筋断丝检测系统Oresund Bridge❖连接瑞典和丹麦❖结构类型：斜拉桥❖跨径组成：49跨引桥(7跨120 m,42 跨140 m)，主桥为160+490+141❖结构体系：双层桥面，上层为4车道公路，下层为双线铁路❖SHM时间：2000年6月❖传感器数量：55New Svinesund Bridge❖连接瑞典与挪威❖结构类型：单肋拱桥❖跨度：主拱跨度247 m❖结构体系：桥面板为2个钢箱梁，悬吊在单肋混凝土拱圈上❖SHM时间：2003年6月❖传感器数量：施工阶段58/成桥阶段68台中桥❖结构类型：斜拉桥❖跨度89.5+89.5m❖系统由奥地利VCE设计❖SHM时间：2003年12月❖传感器数量：15青马大桥❖结构类型：悬索桥❖主跨：1377 m❖全长：2.2 km❖大缆：直径1.1 m❖通航净空：62 m❖传感器数量> 350。
