1.監測係統
80年代中後期開始(shǐ)建立各種規模的橋梁健康監測係統。例如(rú),英國在總長522m的三跨變高度連續鋼箱梁橋Foyle橋上布設傳感器,監(jiān)測大橋運(yùn)營階段在(zài)車(chē)輛(liàng)與風載作用下主梁的振動、撓度和應變等響應,同時監測(cè)環境風(fēng)和結構溫度場。該係統是最早安裝的較為完整的監(jiān)測係統之一,它實現了實時監測、實時分析和數據網絡共享。建立(lì)健康監測係統(tǒng)的典型橋梁還有挪(nuó)威的Skarnsundet斜拉橋(主跨530m、美國(guó)主跨440m的Sunshine Skyway Bridge斜拉橋、丹麥主跨1624m的Great Belt East懸索橋、英國主跨194m的Flintshire獨塔斜(xié)拉橋[4]以及加拿大的Confederatiot Bridge橋[5].我國自90年代(dài)起也在一些大型重要橋梁上建立了不同規模的結構監測係(xì)統,如香港(gǎng)的青馬大橋、汲水門(mén)大(dà)橋和汀九(jiǔ)大橋(qiáo),內地的(de)上海徐浦大(dà)橋以及江陰長江大橋等[6~8].
從已經建立的
橋梁監測係統的(de)監測目標、功能以(yǐ)及係統運行等方麵看,這些監測係統具有以下一些共同特點:
(1)通常測量結構各種響應的傳感裝置獲取反映結構(gòu)行為的各(gè)種記錄;
(2)除監測結構本身(shēn)的狀態和行為(wéi)以外,還強度對結構環境條件(如(rú)風、車輛(liàng)荷載等(děng))的監測和記錄分析;同時,試(shì)圖通過橋梁在正(zhèng)常車輛與風載下的動力響應(yīng)來建立結構的"指紋",並藉此開發實時(shí)的結構整體性與安全(quán)性評(píng)估技術;
(3)在通車運營後連續或間斷地監測(cè)結(jié)構(gòu)狀態,力求獲取的大橋結構信息連續而完整(zhěng)。某(mǒu)些橋梁監測傳感器在橋梁施工(gōng)階段即開始工(gōng)作並用於監控施工(gōng)質量;
(4)監測係統具有快速大容量的信息(xī)采集、通訊與處(chù)理能力,並實現數據的網絡共享。
這些特點使得大(dà)跨(kuà)度橋梁健康監測區別於(yú)傳統的橋梁檢測過(guò)程(chéng)。另外需要指出的是,橋梁健康(kāng)監(jiān)測的對象已不再局限於結構本身:一些(xiē)重要(yào)輔助設施的工作狀態(tài)也已納入長期監測的範圍(如斜拉索振動控製裝(zhuāng)置等)。
2.理論研究
十(shí)多年來,橋梁健康監測理論的研究主要集中於結構整體性(xìng)評估和損(sǔn)傷(shāng)識別。由於基(jī)於振動信息的整(zhěng)體性評估技(jì)術在航天、機械等領域的深入研究和運用,這類技術被用(yòng)於土木結構中除無損檢測技術以外的最重要的整體性評(píng)估方法並(bìng)得到(dào)廣泛的研(yán)究。人們致力(lì)於基於振動測量值的整體性評估方法研究的另一個原因(yīn)是,結(jié)構振動信息可以在橋梁運營過程中(zhōng)利用環境振動(dòng)法獲得,因此(cǐ)這一方法具有實(shí)時監測的潛力。
結構整體性評估方法可以(yǐ)歸結為模式識別法、係統識別法以及神經網絡方法三大類。結構模態參數常(cháng)被用作結構的指紋特征,也是(shì)係統識別方法(fǎ)和神經網絡法的(de)主要輸入信息。另外,基於結構應變模態、應變曲率以(yǐ)及其他靜力響(xiǎng)應的評(píng)估方法也在不(bú)同程度(dù)上(shàng)顯示了各(gè)自的檢傷能力.然而,盡管某些(xiē)整體性評估技術(shù)已在(zài)一些簡單結構上有成功的例子,但還不能可靠地應用於複(fù)雜結構。阻礙這一技術進入實用的原因主要包括:①結(jié)構(gòu)與(yǔ)環境中的不確定性和非結構因素影響(xiǎng);②測量信息不完備;③測量精度不(bú)足和測(cè)量信號噪聲;④橋(qiáo)梁(liáng)結構贅餘度大並且測(cè)量(liàng)信號對結構(gòu)局部損傷不敏感。
另外,從評估方法上(shàng),目前對大跨度橋梁(liáng)的安(ān)全評估基本上仍然沿襲常規中(zhōng)小橋梁的定級評估方法,是(shì)一(yī)種(zhǒng)主要圍繞結構的外觀狀態和(hé)正常使用性能進行(háng)的定(dìng)性、粗淺的安全評價。