近年來,隨著我國經（jīng）濟的（de）飛（fēi）速（sù）發展,交通運輸日漸（jiàn）繁忙,作為公路交通咽喉的橋梁的地位日益突出（chū）。橋梁設計理論的驗證以（yǐ）及（jí）對橋（qiáo）梁結構和結構環境未知問題的調查與研究擴充（chōng）了橋梁（liáng）健康監測（cè）的（de）內涵。

對橋梁結構進行綜合檢測的最終目的是為了使（shǐ）橋梁管理人員對橋（qiáo）梁結構的當前狀況（kuàng）有一（yī）個正（zhèng）確的認識（shí）。這就要（yào）求管理係統具有實時監測和智（zhì）能化的自行評估的功能。

一、橋梁健康監測新概念

橋梁（liáng）健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀態的監（jiān）控（kòng）與評估,為大橋在（zài）特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況（kuàng）嚴重異常時觸發預警信號,為橋梁維護濰修（xiū）與管理決策（cè）提供依據和指導。為（wéi）此,監測係統對（duì）以下幾個方麵進行監控:

1、橋梁結構在正常環境與交通條件（jiàn）下運營的物理與力學狀態;

2、橋梁重要非結構構件(加（jiā）支座)和附屬設（shè）施(如振動控製元件)的工作狀態（tài）;

3、結構構（gòu）件耐久性;

4、大橋所處環境（jìng）條件;等等。

與傳（chuán）統（tǒng）的檢測技術不同,大型橋梁（liáng）健康監測不僅要（yào）求在測（cè）試上具有快速大容量的信息采集與通訊能力,而且力求對結構（gòu）整體行為的實時監控和對結構狀態的智（zhì）能（néng）化評估。

然而（ér）,橋梁結（jié）構健康（kāng）監測不（bú）僅僅隻是為了結構（gòu）狀態監控（kòng）與評估。由於大型橋梁(尤其是斜拉橋、懸索橋)的力學和結構（gòu）特點以及所處的特定（dìng）環境,在大橋設計階段完全掌握和預測結構（gòu）的力學特性和行為是非常（cháng）困（kùn）難的。大跨度索交承橋梁的（de）設計依賴於理論分析並過（guò）風洞（dòng）、振動台模擬（nǐ）試驗（yàn）預測橋梁的動力性能並驗證其動力安全（quán）性。然而,結構理論分析（xī）常基於（yú）理想化的（de）有限元離散模型,並且分析時常以很多假（jiǎ）定條件為前提。在進行風（fēng）洞或振動台試驗時對大（dà）橋（qiáo）的風（fēng）環（huán）境和地麵運動的模擬也可能與（yǔ）真實橋位的環境不全相符。因此,通過橋（qiáo）梁健康監測所獲得的實際結構的動靜力行為來驗證大橋的理論模型、計（jì）算假定具有重要的意義（yì）。事實（shí）上,國外一些重要橋（qiáo）梁在建立健康監測係統（tǒng）時都強調利用監測（cè）信息驗證結構的（de）設計。

還應看到,橋梁健康監測帶來的將不僅是監測係統和對某特定橋梁（liáng）設（shè）計的反思,它（tā）還可能並應（yīng）該成為橋梁研究的“現場實驗室”。盡管橋梁抗風、抗震領（lǐng）域的研究成果以及新材料新工藝的出現不斷推動著橋梁的發展（zhǎn）,但是,大跨度橋梁的設計中還存在很多未知和假定,超大跨度（dù）橋梁的（de）設計也有許多問題需要研究。同時,橋梁結構控製與健康評（píng）估技術（shù）的深入研究與開發也需要（yào）結構現場試驗與（yǔ）調查。橋梁健康監測為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機。由運營中的（de）橋梁結構及其環境所獲得的信息不（bú）僅是理論研（yán）究（jiū）和實驗室調查的（de）補充,而且可（kě）以提供有關結構行為與環境規（guī）律的最真實（shí）的信息。另外,橋梁振（zhèn）動控製與健康評估技術的開發與應用性也需（xū）要（yào）現場試驗與調查。

二、健康監（jiān）測係統設計

1、監測係統設計準則

顯然,監測係統的設計（jì）應（yīng）該首先考慮建立該係統的目的和（hé）功能（néng）。上節所述的橋梁健康監測三方麵的意義也正是橋梁健康監測的（de）目的和功能所（suǒ）在。對於特定的橋梁,建（jiàn）立健康監（jiān）測係統的目的可以是橋梁（liáng）監控與（yǔ）評估,或（huò）是設計（jì）驗證,甚至以（yǐ）研究發展為目的;也可以是三者之二甚至全部。一旦建立係統的目的確定,係統的監測項（xiàng）目就可以基本上確定。另外,監（jiān）測係統中各監測項目的規模以及所采用的傳感儀器和通信設備等（děng）的確（què）定需要考慮投資的限（xiàn）度。因此在設計（jì）監測係（xì）統時必須對監測係統方案進行成本-效益分析。成本-效（xiào）益分析是建立高效、合理的（de）監測係（xì）統的前提。

根據功能要求和成本-效（xiào）益分析可以將監測項目和測點（diǎn）數設計到所需的範圍,可（kě）以最優化地選擇並安裝係統硬件（jiàn）設施。因此,功能要求和效益-成本（běn）分析是設計橋梁健康監測係統的兩大準則。

2、監測（cè）項目

不同的功能目標（biāo）所要求（qiú）的監測項目不盡相同。因此,對於大跨度餘（yú）支承橋（qiáo）梁,須要較多的傳感器布置於橋塔、加勁梁以及（jí）纜索/拉索各（gè）部位,以獲得較為詳細的結構動力行為並驗證結構設計時（shí）的（de）動力分析模型和響應預測。另（lìng）外,在支座、擋塊以及某些連結部位須安設傳感（gǎn）器拾取反映其傳力、約束狀況等的信息。　　目（mù）前（qián）,某些監測係統以開發結構整體性（xìng）與安全性評估技術為目（mù）的之（zhī）一。結合橋梁問題（tí）研究的監測係統雖不多見,但有些係統也（yě）有監（jiān）測項目是專為研究服（fú）務的。與理（lǐ）論研究相關的監測項目可以根據待研究（jiū）問題的性質來確定。從目前橋梁（liáng）工程（chéng）的發（fā）展狀況（kuàng）看（kàn）,以下幾方麵（miàn）的問題可以借助橋梁健康監測進行（háng）深入研究或論證。

(1)抗風方麵:包括（kuò）風場特（tè）性觀測、結構在自然（rán）風（fēng）場中的行（háng）為以及抗風穩定性（xìng）。

(2)抗震方麵:包括研究各（gè）種場地（dì）地麵運（yùn）動的空間與時間變化、土-結構相互作用、行（háng）波（bō）效應、多點激（jī）勵（lì）對結構響應的影響等。通過對墩頂與墩底應變、變形及加速度的監測建立恢複力模型對橋梁的（de）抗震分析具有重要的意義。

(3)結構整體行為方麵:包括研（yán）究結構在強（qiáng）風、強地麵運動下的非線性特性,橋址處環境條件變化對結構（gòu）動力特性（xìng）、靜力狀態(內力分布、變形（xíng）)的影響等。這對於發展基於監（jiān）測數據的整（zhěng）體性評估方法非常重要。

(4)結構局部問題:例如邊界（jiè）、聯接條件,鋼梁焊縫疲勞及（jí）其他疲勞問題,結合梁結合麵(包括剪力鍵)的破壞機製,等等。索支承橋梁纜(拉)索和吊杆的（de）振動與（yǔ）減振、局部損傷機製等（děng）也值得進一步觀察研究。

(5)耐久性問題:橋梁結構中的耐久性問題尚有許多問題須要深入研究。纜(拉)索與吊（diào）杆（gǎn）的腐蝕、鏽蝕問題尤須重視。

(6)基礎:大直徑（jìng）樁的采用也（yě）帶來一（yī）些設計問題,直接套用原先用於中等直（zhí）徑樁的計算方法不很合理。借助橋梁監測係統調查（chá）大直徑樁的變形規律、研究樁的（de）承載力問題,也是設（shè）計（jì）部門的需要。

三、橋梁健康監測意義

1、監控與評估

橋（qiáo）梁健康檢測的基（jī）本內涵是（shì）通過對橋梁結（jié）構狀態（tài）的（de）監（jiān）控與評估,為工程（chéng）在特（tè）殊氣候、交通條件下（xià）或運營狀況（kuàng）嚴重異常時發出（chū）預警信號,為（wéi）橋梁維護、維修（xiū）與管理（lǐ）決策提供依據和（hé）指導。為此,監（jiān）測係（xì）統通常（cháng）對以下幾個方麵進行監（jiān）控（kòng）:①橋（qiáo）梁結構（gòu）在正常環境與交通條件下運營的（de）物理與力學狀態;②橋梁重要非結構構件和附屬設（shè）施的工作狀態;③結構構件耐久性;④工程所處環境（jìng）條件等等。

2、設（shè）計驗證

由於（yú）大型橋梁的力學和結構特點以及所處的特定環境,在大橋設計階段安（ān）全掌握和預測其（qí）力學特性和行（háng）為特（tè）性是非常困難的。因（yīn）此（cǐ）,通過橋（qiáo）梁健康檢測所獲得（dé）的實際結構的動（dòng）靜力（lì）行為來檢驗（yàn）大橋的理論模型和計算假定具有重要意（yì）義。不僅對設計理論和（hé）設計模型有驗證作用,而且有益於新的設（shè）計理論的形成。

3、研究（jiū）與發展

橋梁健康監測帶來的將不僅是監測（cè）係統和某種特（tè）定橋梁設計的反思,它還可能並成為橋梁研究的現場實驗室。由於運營中的橋梁結構及其（qí）環境所獲得信息不僅是理論研究和實驗室調查的補充,而且可以提供有關結構（gòu）行為與環（huán）境規律的（de）最真實的信息。