橋梁健康監測是近年來國際上的研究熱點，國內十多座（zuò）大型橋梁已經或者將（jiāng）要配置安全監測係統。橋（qiáo）梁（liáng）健康監測係統是一個多（duō）學（xué）科、多組成、多功能的係統，以橋梁檢測／監測為基礎，輔以（yǐ）信號處理、結構（gòu）分析、損傷識別、可靠性評估等多種手段，對結構進行健康與安（ān）全評估，達到安全預警的目標。 
    一般來說，橋梁健康監測係統主要由監（jiān）測係統（tǒng）和評估係統組（zǔ）成，具體到一個實際實（shí）施的橋梁健康監測係統，涉（shè）及（jí）的內容有很多，如係統規模、係統測試參數、係統集成等等，這些問題都涉（shè）及橋梁健康監測係統是否能很好地（dì）建成，建成後（hòu）係統是否能夠很好地（dì）維持（chí），係（xì）統能否（fǒu）很好地使用並且為橋梁的安全評估服務。

    本文基於目前國內實際監測係統的發展現狀，研究了橋梁健康監測係統的定位問題，重點分析了現有係統（tǒng）存在的一些具體問題，並提出了部分（fèn）對策，最後探討了橋梁健（jiàn）康與安全係統發展的趨勢。

    橋梁健康監測係統（tǒng）的定位（wèi）

    在（zài）目前已有的橋梁結構健康監測係統中，多數為獨立建立的（de）健康監測係統（tǒng），沒有綜合考慮橋梁養（yǎng）護（hù）管理係統，沒有預留相關的接（jiē）口，導致健（jiàn）康監測係統遊離於日常的橋梁管理之外，不能真正發揮作用。

    圖1給出了一個（gè）綜合考慮（lǜ）橋梁健（jiàn）康監測係統（tǒng）和養護管理係統的綜合管理框圖。

    按照此框圖，綜合（hé）考慮二者的特點，發揮不同場合中的優點，真正做到健康（kāng）監測（cè）服務於橋梁的養（yǎng）護管理。

    現有係統（tǒng）存在的問題

     橋梁（liáng）健康監測係統一般安裝於重要的獨立大橋或者健康等級較低具有一定危險性的橋梁（liáng），是橋（qiáo）梁養護管理的有效補充 。通過（guò）橋梁健康監測係統可以實時地（dì）監測（cè）結（jié）構的響應，當橋梁狀況超過預警值或者發生意外(如船隻撞擊、車輛撞擊或者地震（zhèn）等)導致橋梁（liáng）出現問題時，可以及時地將相關情況提供給橋梁管理者，以便管（guǎn）理者決策。

    目前已有的橋梁結構健康監測係統在係統總（zǒng）體規劃和監測及診斷水平上（shàng）均存在某些不足。

    1 係統總體（tǐ）規劃的不足

    (1)缺乏有效實用的優化算法，造成測點數（shù）量巨大，係統規模過大，導致數據量大、信息大量（liàng）冗餘。

    在目前已有的橋梁結構健康監（jiān）測係統中，存在監測項目種類不足的問題（tí），而個別監測項目規模又過於龐大（dà），尤其在（zài）對監測數據的管理方麵，還沒有形成一個較為完善（shàn）的數據存儲與管理查詢係統，大量的監測數據得（dé）不（bú）到妥善的處理和利用。

    (2)缺乏對結構性（xìng）能改變敏感參數的有效（xiào）研究。近10年來，橋（qiáo）梁（liáng）結構健（jiàn）康監測理論的研究主要集中在結構整體性和損傷識別上，隨著基於（yú）振動信息的整體性評估技術在航天、機械等領（lǐng）域得（dé）到深入的（de）研究和廣泛（fàn）運用，橋梁工程技術（shù）人員正在（zài）致力於將這一技術移植到橋梁結構上，並對這一技術在橋梁結構上的應用問題開（kāi）展了廣泛的研究，盡（jìn）管某些整（zhěng）體性評估技術已在一些簡單的結構上（shàng）成（chéng）功應用，但還不能可靠地應用於大型複雜結（jié）構。究其原因主要是由於：① 結構與環境中的不確定性和非結構因素的影響；② 測量信息不完備；③測試手段（duàn）的局限性；④測（cè）量（liàng）精度不足和（hé）測量（liàng）信號噪聲幹擾；⑤橋梁結構贅（zhuì）餘度大，且測量信號對結構損傷不敏感等所（suǒ）致。

    (3)橋（qiáo）梁監測係統缺乏規範性指導原則。目前對大跨度橋梁的安（ān）全評估基本上仍沿襲常規中小跨（kuà）徑橋梁的定級評估方法。它是一種圍（wéi）繞橋梁結（jié）構的外觀（guān）狀態和正常使用性能進行的（de）定性和（hé）初經驗的安全評價，急需製定針對性（xìng）強的標準和評價係統。

    (4)監控係統與管理係統未能實（shí）現無（wú）縫連接。對於大跨橋梁這一複（fù）雜的結（jié）構係統，如何（hé）把橋（qiáo）梁結構局部健（jiàn）康（kāng）檢測與橋梁整體健康檢測技術進行綜合運用、實現監測（cè）數據采（cǎi）集的實時化與（yǔ）自動化，以及如何合理利用監測數據（jù）進行橋梁結構健康與安全狀態的綜（zōng）合評價，已成為橋梁工程界研究的熱（rè）點。

    (5)結構安（ān）全評價係統研究多基於理論範疇，缺少工程實用性的研究。在橋梁健康監（jiān）測係統使用（yòng）方麵（miàn），還有一個重要的問題，那就（jiù）是橋梁（liáng）安全預警值設置的問題。目前所（suǒ）能做到的就是針對每座橋（qiáo）梁進（jìn）行分析（xī），通過理論（lùn）計算、荷載（zǎi）試（shì）驗以及（jí）長期（qī）觀測的數據，缺少（shǎo）實用性的研究。
    2 技術層（céng）麵的不（bú）足（zú）

    從（cóng）現有（yǒu）橋梁結構健康監測（cè）及診斷的研究水平來看（kàn），在（zài）技術層麵上（shàng）也（yě）有許多問題。

    (1)傳感器的優化布設是橋梁（liáng）結構健康監測和診（zhěn）斷中的一個重要問題，應該做到使用盡量少的（de）傳感器獲取盡可能多的結構健（jiàn）康（kāng）信息。

    (2)開發適合（hé）橋梁結（jié）構檢（jiǎn）測的專用傳感器是橋梁（liáng）檢測問題中的關鍵。測量儀（yí）器的精度不夠以及效率低是困擾橋梁檢測（cè）的一大難題。

    有待深入研究的工作根（gēn）據大量的調研及部分實際橋梁的實（shí）踐，目前橋梁健康與（yǔ）安（ān）全檢測係統應該從如下方麵進行（háng）進一步的研究。

    1 係統分階段實施研究

    橋梁健康監測係統自身也有使用期及（jí）壽命的問題，而且由於（yú）係統大（dà）多使用電子設（shè）備，在惡劣環境（jìng）中損壞的可能性更大，因此可以根據橋梁的實際情況采取分階段實施的方案，這（zhè）樣不僅可以節省費用，還可以延（yán）長係統使用周期。

    對於新建橋梁，其建（jiàn）成初期結構安全狀況大多良好，此時建（jiàn）立健康監測係統主要是為橋梁積累重要（yào）的原始數據以及監測突發性事故(地震、撞擊等)下結構的響應，因此隻需在關鍵部位布設測試點即可；後續等橋（qiáo）梁結構質量衰退（tuì），出現部（bù）分病害後再根據實際情況進行針對性監測。這種分（fèn）階段實施既可保證監測係統發揮其應有的作用，保證關鍵部位數據的延（yán）續性，也可減少不必要的投入。

    具體哪些參數可（kě）以分階段實施，哪些部（bù）位可分批監測，則需要根據不同的橋梁結構形式（shì）、橋梁工作環境進行分析後得出。

    2損傷診斷技術研究

    橋梁健康監測與狀態評估係統的研究尚處於基礎（chǔ）性（xìng）的探索（suǒ）階段，在目前的技術水平下，動力與靜力識別法各（gè）具特色，將2種方（fāng）法有機結合起來不（bú）失為一種解決問題的途徑。基於振動的大跨度橋梁損傷診（zhěn）斷技術需進～ 步研究的方向包括（kuò）：① 係統誤差及不確定性因素對結果（guǒ）產生的負麵影響的對策；②橋梁子結構法在損傷診斷（duàn）中的應用；③ 發展新動（dòng）力指紋；④進（jìn）一步發展橋（qiáo）梁（liáng）模態運營狀態的測試（shì）與識別技術。

    3 測試（shì）項目及測點優（yōu）化

    目前的（de）橋梁健康（kāng）監測係統缺乏有效的傳感器優化布設算法（fǎ）。盡（jìn）管（guǎn）此問（wèn）題在軌道航天器的（de）動態控（kòng）製（zhì）與係統（tǒng）認識中得到了廣泛研究，但是橋梁（liáng）模態試驗中的應用還（hái）存在不少的難（nán）點（diǎn），如怎樣在含（hán）噪聲的環境中，利用盡可能少的傳感器獲取全麵、精確的結構參數信息；怎樣獲得對模態參數變（biàn）化最為敏感的時程記錄；怎（zěn）樣（yàng）通過添加傳（chuán）感器能對（duì）感興趣的部分模態進行數據采（cǎi）集，從而使測得的模態能夠與模型分（fèn）析（xī）的結構建立對應關係。 
    總（zǒng）之（zhī），橋梁的狀態檢（jiǎn）測以（yǐ）及（jí）損傷（shāng）識別，需要考慮的因素就不能（néng）僅僅局限於某一（yī）方麵了，也應該從（cóng）多方（fāng）麵進行分析。目（mù）前橋梁（liáng）健康（kāng）監測係統還處在發展階段（duàn），最終發展成熟還任重道遠。