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典型大跨径桥梁轻量化健康监测技术研究朱舒婷(昆山市交通工程发展中心 江苏苏州 215300)摘要：江苏省拥有丰富的公路网络，桥梁作为其重要的交通设施，对其正常运行和安全性的要求非常高。
对桥梁进行长期自动化的监测，能够帮助管养部门更有效地维护和管理桥梁，提高其使用寿命，从而提升安全性和交通效率。
目前，桥梁轻量化监测方向属于空白。
以筋混凝土连续箱梁、预应力混凝土连续箱梁、预应力混凝土空心板梁、预应力混凝土组合箱梁、装配式预应力混凝土连续箱梁等为对象，对桥梁轻量化健康监测需求分析，开展数据采集方案、系统开发方案的研究，实现桥梁状态全天候的监测，全面提升桥梁的安全管理水平。
关键词：大跨径桥梁 轻量化 健康监测 交通设施中图分类号：TU753文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)24-0149-03 Research on Lightweight Health Monitoring Technology forTypical Long-Span BridgesZHU Shuting(Kunshan Transportation Engineering Development Center, Suzhou, Jiangsu Province, 215300 China) Abstract:Jiangsu Province has a rich highway network, bridges are its important transportation facilities, and there are very high requirements for their normal operation and safety. The long-term automated monitoring of bridges can help maintenance departments maintain and manage bridges more effectively, improve their service life, and then enhance traffic efficiency and safety. At present, the lightweight monitoring direction of bridges is blank. This article takes the reinforced-concrete continuous box girder, prestressed-concrete continuous box girder, prestressed-concrete hollow slab girder, prestressed-concrete composite box girder and prefabricated prestressed-concrete continuous box girder as objects, analyzes the demand for the lightweight health monitoring of bridges, and conducts research on data collection schemes and system development schemes, so as to realize the all-weather monitoring of bridge conditions, and comprehensively improve the safety management level of bridges.Key Words: Large-span bridge； Lightweight； Health monitoring; Transportation facility桥梁结构物作为现代交通运输体系的重要组成要素，对于国民经济的持续、稳定发展起着重要作用［1］。
公路桥梁结构的健康监测与维护管理摘要：公路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其安全性和可靠性对道路网络的正常运行至关重要。
本论文旨在研究公路桥梁结构的健康监测与维护管理，探讨了桥梁结构健康监测的重要性以及常用监测技术的综述。
同时，分析了先进监测技术的应用，以提高桥梁的健康监测水平。
此外，本文还讨论了桥梁维护管理策略的重要性，包括常用维护方法和策略，以及基于健康监测数据的维护决策方法。
关键词：公路桥梁、健康监测、维护管理、监测技术、维护策略1.研究背景和意义公路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，对国家和地区的经济发展和社会稳定具有重要意义。
然而，随着桥梁的使用寿命逐渐增长，其结构健康状况的监测和维护变得尤为关键。
桥梁结构可能受到自然因素、交通负荷、材料老化等多种因素的影响，因此需要定期监测和维护，以确保其安全性和可靠性。
本研究的目的在于深入探讨公路桥梁结构的健康监测和维护管理，为保障交通安全和道路网络的正常运行提供有力支持。
1.公路桥梁健康监测技术2.1 桥梁结构健康监测的重要性首先，桥梁的失效可能导致灾难性的后果，包括严重的交通事故和人员伤亡。
这不仅对个人生命安全构成威胁，还会对社会造成巨大的经济和社会负担。
其次，有效的健康监测可以延长桥梁的使用寿命，降低维修和重建的成本。
不仅如此，桥梁的维护和修复工程通常需要道路的封闭或交通限制，这可能对交通流量和商业活动造成严重干扰。
通过及时维护和监测，可以规划和执行更加精确的维修计划，最大程度地减少交通中断，提高交通网络的可用性。
最后，桥梁作为国家经济的重要支撑之一，其健康状况直接关系到国家和地区的经济繁荣。
安全、可靠的桥梁网络有助于促进商业活动、货物流通和就业机会的增加，从而对国家的经济发展起到积极作用。
因此，桥梁结构健康监测不仅仅是一项技术任务，更是对国家和地区整体发展的责任。
2.2 常用监测技术综述桥梁健康监测技术的多样性为确保桥梁结构安全性提供了多重层面的支持。
结构健康监测若干方法与技术研究进展综述共3篇结构健康监测若干方法与技术研究进展综述1随着城市化和建筑业的发展，结构健康监测日益重要。
结构健康监测方法和技术的研究已经广泛应用于各种建筑结构和设施。
本文将对结构健康监测方面的若干方法和技术进行综述。
1. 轴力传感器轴力传感器能够测量梁、柱、桁架等建筑结构中的轴力，是结构健康监测中常用的一种技术。
轴力传感器可以分为电阻应变式和电容式两类。
电阻应变式轴力传感器通常使用应变片来测量梁、柱等结构的应变，进而计算出轴力。
电容式轴力传感器利用电极之间的电容变化来测量轴力。
轴力传感器的安装方便，可以非常准确地测量结构的轴力。
2. 加速度传感器加速度传感器是结构健康监测中最常用的传感器之一。
加速度传感器的作用是测量结构的加速度。
结构在发生震动或振动时，加速度传感器可以量化震动或振动的频率和幅值。
这种监测方法被广泛应用于地震研究、桥梁、风力发电机塔等建筑结构的结构健康监测。
加速度传感器的数据可以用于识别结构的刚性、阻尼和质量等特性。
3. 光纤传感器光纤传感器是一种基于光学原理的传感器。
光纤传感器可以用于测量多种物理量，包括应变、温度和压力等。
在结构健康监测中，应变光纤传感器可以用于测量结构的变形和应变，温度光纤传感器可以用于测量结构的温度变化。
光纤传感器的优点是灵敏度高、精度高、抗干扰能力强。
这种传感器通常用于海底管道、桥梁等长距离的结构监测。
4. 振动传感器振动传感器可以测量结构的振动。
振动传感器基于加速度传感器原理，但更多地专注于结构在某一频率范围内的振动。
它可以用于监测桥梁、风力发电机塔、建筑物等结构的振动。
振动传感器可以通过固定在结构上的惯性物体和磁铁实现震动控制和监测。
5. 影像监测影像监测是一种非接触的结构健康监测方法。
它通过在结构表面安装摄像头或激光传感器等设备，并运用计算机视觉技术进行图像分析，可以实现对结构表面形变和裂缝等的监测。
影像监测适用于高层建筑、拱桥等建筑结构的结构健康监测。
大型桥梁结构健康监测系统的设计方法李 惠 欧进萍（哈尔滨工业大学土木工程学院）摘要结构智能健康监测愈来愈成为重大工程结构健康与安全的重要保障技术，也愈来愈成为重大工程结构损伤积累、乃至灾害演变规律重要的研究手段。
由于我国重大工程结构建设日新月异、突飞猛进，智能健康监测方法、技术和系统的研究、开发与应用吸引了我国土木工程领域众多科技工作者很大的兴趣和积极的参与，并且得到了快速的发展。
我国是桥梁大国，而桥梁结构是服役性能退化较显著的重大工程之一。
本文首先研究了大型桥梁结构健康监测系统的设计总则，结合与桥梁结构健康监测系统有关的理论、方法和技术，分析了健康监测系统的传感器子系统、数据采集子系统、信号传输子系统、损伤识别与模型修正及安全评定、数据管理子系统及系统集成技术等的设计原则与方法及功能要求；采用上述桥梁健康监测系统设计方法，为山东滨州黄河公路大桥和松花江斜拉桥设计并实现了不同等级的健康监测系统，系统运行表明，所建立的桥梁结构健康监测系统协调运行，系统性能很好。
关键词：桥梁；健康监测系统；光纤光栅传感器；无线传输技术；系统集成；数据库；工程应用Design and implementation of health monitoring systems forcable-stayed bridgesLI Hui OU Jinping(School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology)ABSTRACT The intelligent health monitoring system more and more becomes a technique for ensuring the health and safety of civil infrastructures and also an important approach for research of the damage accumulation or even disaster evolving characteristics of civil infrastructures, and attracts prodigious research interests and active development interests of scientists and engineers since a great number of civil infrastructures are planning and building each year in mainland China. Number of cable-stayed bridges have been constructed and are planning to be constructed in mainland China, however, the performance of cable-stayed bridges deteriorates rapidly in long-term service. General design principles of the health monitoring systems for cable-stayed bridges are studied. The design methods of the sensors, software and hardware of data acquisition module, signal transmission, damage detection, model updating, safety evaluation, database and system integrated technologies are analyzed and the basic functions of the health monitoring systems are pointed out. An on-line health monitoring system for the Shandong Binzhou Yellow River Bridge and an off-line health monitoring system for the Harbin Songhua River Bridge are designed and implemented. The two systems have been running for several months and data measured by these two systems are also presented in this paper.Keywords: cable-stayed bridges; health monitoring systems; optical fiber Bragg-grating sensors; wireless communication techniques; system integration; database; implementation国家自然科学基金重大国际合作研究项目（编号：50410133）的资助1. 前言我国经济正处于高速增长时期，为适应经济建设的需要，我国交通事也得到了大规模的发展，大跨度桥梁的建设方兴未艾，并将在未来仍然保持高速增长。
公路工程规范要求下的桥梁结构健康监测公路工程是现代交通发展的重要组成部分，其中桥梁结构作为公路系统的重要节点，对交通运输的安全和畅通起着至关重要的作用。
为了保障桥梁结构的安全和可靠运行，公路工程规范对桥梁结构健康监测提出了明确的要求，该监测工作的目的在于及时识别和处理可能存在的结构问题，从而确保桥梁的结构健康。
一、桥梁结构健康监测的必要性桥梁结构是承载公路交通载荷的关键部分，在长期使用过程中会受到各种因素的影响，如自然灾害、车流荷载、老化等。
这些因素可能导致桥梁结构出现损伤或退化，严重时可能威胁交通安全。
因此，及时有效地进行桥梁结构健康监测十分必要。
桥梁结构健康监测可实时感知桥梁结构的运行状态，发现潜在问题，为工程师提供科学依据，以便在起初阶段采取适当的维护和修复措施。
通过定期监测，可以实现对整体结构和关键部件的连续观测，辅助制定有效的维护计划，延长桥梁的使用寿命。
因此，公路工程规范对桥梁结构的健康监测提出了严格的要求。
二、桥梁结构健康监测的方法和技术桥梁结构健康监测可以通过多种方法和技术来实施，具体根据监测目标和实际情况而定。
其中一些常用的方法和技术如下：1. 传感器技术：包括应变计、加速度计、位移计等传感器的应用，可以实时监测桥梁结构的应变、振动和变形情况。
传感器可以通过有线或无线方式传输监测数据，提供实时的结构状态信息。
2. 图像处理技术：利用摄像机和图像处理技术，可以对桥梁进行视觉监测。
通过比对不同时间段的图像数据，可以检测出桥梁结构的位移、开裂等问题。
3. 振动监测技术：通过振动传感器对桥梁结构的振动频率和振型进行监测，可以评估结构的整体健康状况，并预测潜在的问题。
4. 非破坏检测技术：如超声波、雷达等，可以在不损坏桥梁结构的情况下，探测桥面下的隐蔽问题，如钢筋锈蚀、混凝土龟裂等。
以上只是少数常用的监测方法和技术，随着科技的不断进步，新的监测手段也在不断涌现，这些技术的应用为桥梁结构的安全运行提供了有力的支持。
桥梁施工中的新型监测技术与应用研究在现代交通基础设施建设中，桥梁作为重要的组成部分，其施工质量和安全性至关重要。
为了确保桥梁在施工过程中的结构稳定和质量可靠，新型监测技术的应用逐渐成为不可或缺的手段。
这些新技术不仅能够实时获取施工过程中的关键数据，还能为施工决策提供科学依据，从而有效保障桥梁的顺利建设和长期使用性能。
一、新型监测技术概述1、光纤传感技术光纤传感技术是一种基于光的干涉、散射等原理的监测技术。
它具有抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、精度高、分布式测量等优点。
在桥梁施工中，可将光纤传感器埋入混凝土结构内部，监测混凝土的应变、温度、裂缝等参数，从而实现对桥梁结构健康状况的实时监测。
2、智能全站仪测量技术智能全站仪是一种高精度的测量仪器，结合了电子技术、计算机技术和光学技术。
它能够自动搜索目标、自动测量、自动记录数据，并通过无线网络将数据实时传输到控制中心。
在桥梁施工中，智能全站仪可用于监测桥梁的变形、位移、垂直度等参数，为施工控制提供准确的数据支持。
3、无人机监测技术无人机具有灵活、高效、低成本等优点。
通过搭载高清相机、激光雷达等设备，无人机可以对桥梁施工现场进行快速巡查和三维建模。
获取的影像和数据可用于监测桥梁的施工进度、结构外观、周边环境等，及时发现施工中的问题和安全隐患。
4、物联网监测技术物联网技术通过将传感器、通信设备和计算机网络连接起来，实现对桥梁施工过程中各种参数的远程监测和集中管理。
例如，通过在桥梁结构上安装压力传感器、加速度传感器等，将监测数据传输到云平台，施工人员可以随时随地通过手机或电脑查看桥梁的实时状态。
二、新型监测技术在桥梁施工中的应用1、大跨度桥梁施工中的应用对于大跨度桥梁，如斜拉桥、悬索桥等，施工过程中的结构变形和内力分布十分复杂。
新型监测技术可以实时监测主塔的位移、主梁的线形、拉索的拉力等关键参数，为施工过程中的调索、合龙等关键工序提供准确的数据指导，确保桥梁结构的受力合理和施工安全。
跨越河流大型桥梁结构的健康监测与预警技术研究第一章介绍跨越河流的大型桥梁结构是现代城市交通的重要组成部分。
其特殊的结构和地理位置决定了其在使用过程中需要面临更严峻的自然和人为破坏因素。
因此，健康监测和预警技术对这类桥梁结构的安全运行至关重要。
本文将介绍跨越河流大型桥梁结构的健康监测和预警技术的研究现状和发展趋势。
第二章健康监测技术2.1 传感器技术跨越河流大型桥梁结构的健康监测需要大量的数据来分析。
传感器技术是收集这些数据的主要手段。
智能传感器可以采集大量的结构物参数，例如温度、湿度、压力、应变、振动、加速度、位移等。
此外，借助网状传感器网络和物联网技术，可以实现对整座桥梁结构的实时监测。
2.2 声波检测技术声波检测技术是一种非接触式的结构健康监测技术。
它是通过声波在钢结构里的传播来检测结构缺陷。
在桥梁结构的监测中，声波检测技术可以用于检测桥梁主梁和斜拉索的缺陷。
2.3 图像处理技术图像处理技术已经在许多领域得到了广泛的应用。
在桥梁结构监测中，图像处理技术可以用于检测应变分布等参数，这些参数对于评估桥梁结构的健康状态很重要。
图像处理技术可以利用无人机或摄像机拍摄的图像，进行数值化分析和计算。
第三章预警技术3.1 数据挖掘技术通过挖掘传感器技术采集的数据，可以发现结构的健康状态的变化规律，并提前预警结构的异常变化。
在传感器数据处理过程中，如何快速准确地提取有效信息并进行分析，是当今传感器技术面临的难题。
数据挖掘技术可以挖掘传感器数据里的有效信息，并进行智能分析和算法计算，提前发现桥梁结构的健康状况变化。
3.2 人工智能技术近年来，随着人工智能的发展，桥梁结构的健康监测和预警技术也逐渐引入了人工智能的算法和技术。
人工智能技术可以通过对传感器设备收集的数据进行深度学习和算法模型训练，实现对桥梁结构的大规模自动化监测，提前预警结构健康状态的变化，并且具有高度的精确性和可信度。
第四章应用与展望目前，跨越河流的大型桥梁结构健康监测和预警技术已经有了很大的发展。
