過（guò）去十幾年裏（lǐ），我國已建成一批大跨（kuà）度橋梁，僅上海就有南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋等（děng）多座具有世界先進水平的大跨度橋梁。另（lìng）外，近年來由於我（wǒ）國交通發展（zhǎn）迅速，迫切地需要建立一大批大跨度橋梁。為確保這些耗資巨大，與國計民生密切相關的大橋的安（ān）全耐久性，必須對這些（xiē）橋梁進（jìn）行連續的監測。

目前，橋梁的監測越來越受到（dào）重視，許多研究人員都在致力於橋梁的監測研究，橋梁安全監測正日益（yì）成為土木工程學科中的一個非（fēi）常活躍的研究方（fāng）向。

橋（qiáo）梁（liáng）位移監測儀器的現（xiàn）狀（zhuàng）

大跨度橋梁受風荷載、車載、溫度（dù）和地（dì）震影響較大，而在沿海地區一般（bān）無地震，主要是受台風、車載、溫度（dù）等的影響。為保證大跨度橋（qiáo）梁在上述條件下的安全運營，必（bì）須研究橋梁在上述條件下的實際位（wèi）移曲線。而目（mù）前對風（fēng）的（de）研究僅局限於理（lǐ）論和模型實驗，對實橋在風作用下的研究還尚不成熟，對車載的研究也隻是在特定時（shí）間（jiān）和空（kōng）間下才進行的。造成（chéng）以上結（jié）果的主要原因，還在於測試儀器的不合理性，其不能對大橋進行連續實時的（de）監測，因此，必須選擇合適的測試儀器才能確保獲取（qǔ）實時、有效的檢測數據。

監測儀器的（de）種類

當（dāng）前，用於結構監測的儀器主（zhǔ）要有經緯儀、位移傳感器、加速度傳感器（qì），以及激（jī）光測試的方（fāng）法。上海楊浦大橋采用的是全站儀自動掃描法，可對各個測點進（jìn）行一周的連續掃描，但其缺點是各測點不同步，以及大變形時不可測。

位移傳感器是一種接觸（chù）型傳（chuán）感（gǎn）器，必須與測點（diǎn）相接觸，其缺（quē）點是對於難以接近點無法測量，以及對橫向位移測量有困難（nán）；加速度傳感器，對於低頻（pín）靜態位移鑒別效果差，為（wéi）獲得位移必須對它進行兩次積分，其缺點是精度不高及無法實時監測；激光法測試雖精度較高，但在橋梁晃動大時，則（zé）無法捕捉光（guāng）點，導致無法測量。

GPS測試法

為對橋梁安全監測，必須尋找更好的測（cè）試方法。目前出現了（le）利（lì）用（yòng）GPS進行測試的新手段（duàn），在橋梁高層結構上（shàng）進行實地測試，這種方法在已國外實（shí）測獲得了成功。在國外，GPS測試法也（yě）僅限於位移監測。由於GPS是接收衛星運行定位的，所以（yǐ）大橋上各點隻要能接收到6顆以上GPS衛星，及基準站傳來的

GPS差分信號即可進行GPSRTK差分定位，且各監測站之（zhī）間不需要通視，是相互獨立的觀測值；GPS定位（wèi）受外界大氣影響小，可以在暴風雨中進行（háng）監測；GPS測定位移自動化程度高，從接收信號，捕捉衛星，到完成RTK差分位移都可由儀器自動完成，且所測（cè）三維坐（zuò）標可自（zì）動存入監控中心服務器，進行大橋安（ān）全性分析；GPS定（dìng）位速度快、精度（dù）高。
 橋梁安全監測的重（chóng）要性及其意義分析

橋梁安全監測的理論研究

傳統檢測（cè）手段可以對橋梁的外觀及某些結構特性進行監測，檢測結果一般也能部分地反映結構當前狀態，但卻難以全麵反映橋梁的健康狀況，尤（yóu）其是很難對橋（qiáo）梁的安全儲備以及退化的途徑作（zuò）出係統的評估。此外，常（cháng）規的檢測技術也較難發現隱秘（mì）構件的損傷。目前被普遍認同的方法就是結合係（xì）統識別、振動理論、振動測（cè）試技術、信號采集與（yǔ）分析等跨學科（kē）技術的實驗模態分析法。

係統識別技術

係統參數識別目前普遍采用頻域法和時域（yù）法兩種方法。頻域法可以采用多次平（píng）均來消除（chú）隨機誤差對頻響函（hán）數的影響，因此該方法的精度能夠有一定的保證，但其也有一定的缺（quē）點：基於振型（xíng）不偶聯，致使如大跨懸（xuán）索橋這樣的結構（gòu），應用該法會受到限（xiàn）製；需要經過FFT分析，由此卻帶來了偏度誤差對參數識別的影響。時（shí）域法是於70年代後期出現的（de），它的出現彌補了頻域法的不足，從而消除了FFT分析（xī）所帶來的誤差。它還可以從未知隨機激勵的響應（yīng）信號中得到隨機（jī）減量特征，因此成（chéng）為了能依據在線信號對係統進行識別的唯一方法（fǎ）。但其也存在一些（xiē）缺陷：時域法在參（cān）數識別時不是截取有效頻（pín）段，而使信號中包含的模（mó）態數目比較多，但由於實驗測試環節及其他原因，使得其中的一些模態的信（xìn）息並未被充分收集（jí），以致隻能將這些殘缺的信息看作噪聲。

結構損傷的檢測與定位（wèi）對結構理論模型進行調整或修正，使得修（xiū）正（zhèng）後的模態參數（shù）與實驗相一致，這一過程就是（shì）有限元模型修正。精確的有限元（yuán）建模是大型橋（qiáo）梁風震響（xiǎng）應預測的重要前提；也是結構安全（quán）監測（cè）、損傷檢測以（yǐ）及實現最優振動控製的基礎。但是，盡管有限元法得到了高度（dù）的發展，實際複雜結構（gòu）的有限元模型仍然是有誤差的，有限元建模為結構飛行提供完整的理論模態參數集，但這些參數常常與結構模態實驗得到的參數不一致。

結構損傷檢測定（dìng）位方麵（miàn），目前可分為模型修正法（fǎ）和指紋分析法（fǎ）兩類。模型修正法在橋梁監測中主要用於記（jì）錄（lù）實驗結構的振（zhèn）動反應，並與原先的模型計算結果進行綜合比較（jiào），利用直（zhí）接或間接測知的模態參數，記錄加速（sù）度時程，頻響函數等（děng），通過條件優化約束，不斷地（dì）修正模型中的剛度和質量信息，從而得到結構變（biàn）化（huà）的信息，實現結構（gòu）的損傷判別（bié）與定位。指（zhǐ）紋分析方法則是指尋找與（yǔ）結構動（dòng）力特性有關的動力指紋，通過這些（xiē）指紋的變化來判斷結構的真（zhēn）實狀況（kuàng）。

大量的模型和實際結構實（shí）驗表明結構損傷導致的固有頻率（lǜ）變化很小，而振型形（xíng）式變化明顯，一般損傷使結構自振頻（pín）率的變化都在5％以內，而（ér）在對橋梁的長期觀測後（hòu）發（fā）現，在一年期間裏橋梁即使沒有任何明（míng）顯的變（biàn）化，其振動頻率的變化也可達10％。因此，一般認為自振頻率不能（néng）直接用（yòng）來作為橋梁監測的指紋，而振型雖然對局部剛度（dù）比較敏感，但精確測量比較困難，對（duì）橋缺損狀態的評價缺乏統一（yī）有效的（de）指標。
 橋（qiáo）梁安全監測的重要性及其意義分析

綜上所述（shù），大跨橋梁（liáng）由於受環境因素影響較大，安全係數（shù）低，必須對其進行連續實時監測；GPS測試（shì）法同其他（tā）幾種位移監（jiān）測儀器相比具有（yǒu）明（míng）顯的優點，可用其對大（dà）跨度橋梁做連續實時（shí）監（jiān）測，但還應（yīng）進一步提高（gāo）其監測精度，以擴展其（qí）應用範圍；在係統（tǒng）識別方麵，應積極進行結合時頻的係統識別研究；在模型修正（zhèng）方麵，應在基於敏感性（xìng）分析（xī）的基礎上，研究適合於大跨橋梁的模型修（xiū）正（zhèng）方（fāng）法；由於對橋梁缺損狀態（tài）的評價缺乏統一有效的指標，應結合實驗（yàn）測試和有限元建模研究適合於大（dà）跨橋梁的指紋指標。