隨著橋梁在交通運輸中占據日（rì）益重要的地位，橋梁設（shè）計理論和施工技術的不斷進（jìn）步使得橋梁跨度不斷有（yǒu）新的突破（pò），結構形式也日趨複雜。鑒於橋梁的特殊性與複雜性，設置（zhì）先進、可靠的綜合健康狀態實時監測係統，對出現的安全隱患能夠快速反應，通過提供（gòng）所需要的早期危（wēi）險報警和損傷評估來保證橋梁的安全，增強橋梁的生存能力（lì），從而達到從探測、報警、聯動控（kòng）製直至消除安全隱患的全方位一體化具有重要意義。

　　1 橋梁健康監測的概念橋梁健康監測的基本內涵是根據結構的主要性能指（zhǐ）標（如可靠性、耐久（jiǔ）性等），結合無損檢測（NDT） 和結構特性分析（包括結（jié）構響應），從營運狀態的（de）結構（gòu）中獲取並處理數據，目（mù）的是為了診斷結構中是（shì）否有損（sǔn）傷發生，判斷損傷的位置，估計損傷的程度以及損傷對結構將要造成的後果。通過對橋梁（liáng）結（jié）構狀態的監測與評估（gū），為橋梁在特殊氣候（hòu）、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（qiáo）梁維護、維修與管理（lǐ）決策（cè）提供依據和指導（dǎo）。橋（qiáo）梁健康監測根據橋梁結構安全性、適用性和耐久性評估的需要和（hé）橋梁管理、決策部門的信息需求，並結（jié）合目前國內的實際（jì）經濟條件及橋梁現場監測條件，確定橋梁結構監測係統中實施的監測項目，以實用性（xìng）、可（kě）靠性（xìng）為基礎，在一定程度上兼顧其（qí）先進性，並考慮到費用一效益cost~benefit）的關係，確定各（gè）監測項目（mù）。

　　2 傳統橋（qiáo）梁檢測方（fāng）法傳統橋梁檢測技術是（shì）通過人工目測檢查（chá）或借助（zhù）於便（biàn）攜式儀器測量得到的信息對橋梁結構的（de）安全狀態進行（háng）評估。人工橋梁（liáng）檢查分為經常檢

　　查、定期檢查和特殊檢查。但是人工橋梁檢查方法在實際應用中有很大的局限性（xìng）。傳統檢測方式的不足之處主（zhǔ）要表現在：

　　1） 需要大量人力、物力並有（yǒu）諸多檢查盲點，這對（duì）現（xiàn）代大型橋（qiáo）梁尤其突出。

　　2） 主觀性強，難於量化。經過半個多世紀的發展，雖（suī）然現代斜拉橋的分析設計與施工技術已日趨完善，但（dàn）對（duì）某些響應現象，尤其是損傷的發展過程，尚處於經驗積累中，因此定量化的描述是很重要的。

　　3） 缺少整體性。人工檢查以單（dān）一構件為對象，隻能提（tí）供局（jú）部的檢測和診斷信息，而（ér）不能提供整體全（quán）麵的結構健康檢測和評估信息。

　　4） 影響正常交通運行。對於較大型的橋（qiáo）梁通常需要（yào）搭設觀察平台或用觀測車輛，無可避免需要實施交（jiāo）通控製（zhì）。

　　5） 周期長（zhǎng），時效性差（chà）。大型橋梁的檢（jiǎn）查周期可達數年。在有重大（dà）事故或嚴重自然災害的情況下，不能向決策者和公眾提供（gòng）即時信息。從上可知，人工（gōng）橋梁檢查程序和設施（shī），無法（fǎ）直接和有效地應用於大（dà）型橋（qiáo）梁的檢測上。因此有必要建立一個針對大橋的結（jié）構健康監測係統，用於監測和評（píng）估大橋在運營期間結構（gòu）的安全性、耐久性和（hé）使用性等。

　　3 光纖光柵技術應用於橋梁監測 光纖光柵是20 世紀90 年代以來國際上新興的一種在光纖通信、光纖傳感等光電子（zǐ）處理領域有著廣泛應用前景的基礎性光纖器（qì）件。光纖光柵是以光纖為基本材料（liào），通過激光加工（gōng）形成的一種（zhǒng）特殊器件（jiàn），能夠對滿足布拉格條件的光進行反射，在（zài）實際工程中，要檢測（cè）的點如果受到應變、溫度、壓力、位移（yí）和加速（sù）度等變化，波長就（jiù）會（huì）改變，這樣（yàng）通過檢測波長的變（biàn）化就可以檢測出此點（diǎn）的應力狀況。進而可以判（pàn）斷出被檢（jiǎn）測物體的安全狀況。

　　同傳統的電傳感器相比，光纖光柵傳感器具有以下（xià）優（yōu）勢：1） 多個相同或不同類型的傳感（gǎn）器可以串接複用在一根光（guāng）纖上，係統集成度高；2） 單根光（guāng）纖上串接的傳感器間隔可以是幾厘米或幾十公裏，直接實現（xiàn）遠程傳輸測量精度和分辨率高；3） 傳感器的零偏值不漂（piāo）移，屬於絕對量（liàng）測量，長期工作性能穩定；4） 環境適應性好，可長期用（yòng）於高溫、高（gāo）濕（shī）及存在化學侵蝕等的（de）惡劣環境；5） 重量輕，體積小，

　　安裝使用方便；6） 以光信號中心波長（zhǎng）值表征被測量，不受光強波動及（jí）傳輸光纖彎曲損耗等影響。

　　傳感器串接鏈具有自愈合功能：正常工（gōng）作時，隻需（xū）將傳感串接鏈（liàn）的（de）首端或（huò）尾端接到光（guāng）纖光柵傳感網絡（luò）分析儀即可實現所有傳感器信號的同（tóng）時檢測；一旦施工中的意外情況或其他災害導致傳感器串接鏈斷損，則可以將傳感鏈的另一端也接到光纖光柵傳感網（wǎng）絡（luò）分析儀，此時以斷點為（wéi）界，左右兩側所有的傳感器分別通過串接鏈的首端（duān）和尾端連接到光纖光柵傳感網絡分析儀進行檢測，實現自愈合（hé）。

　　基於光纖光柵傳感係統的橋梁健康監測係統是一個以橋梁結構為（wéi）平台，應用新型光纖光柵傳感技術，對橋梁上（shàng）關鍵部（bù）位的結（jié）構變（biàn）形、環境溫度（dù）分布（bù）、地下水位、結（jié）構振動（dòng）等多項參數進（jìn）行實時監測的綜合監測係統，它能夠實時監測橋梁在各種環境、荷載等因素作用下的結構響應，並能有效地提供（gòng）橋梁養護管理的科學依據，顯著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大限度（dù）地確保（bǎo）橋梁安全運營，預診斷（duàn）橋梁病害和延長橋（qiáo）梁使用壽命。該係統具有如下特點：

　　1） 準分布式（shì）全光測量（liàng）及傳輸。光纖光柵傳感器本（běn）身為無源器件，傳感信號（hào）的感（gǎn）測（cè）及（jí）傳送均（jun1）為光信號，因而監測現場沒（méi）有電子設備，不（bú）受電磁幹擾，無需做雷擊防護。

　　2） 測試精度（dù）高且具（jù）有準確的測點空間定位（wèi）能力。光纖光（guāng）柵傳感器結構小巧且布設距離（lí）沒有限製，可以準（zhǔn）確（què）定位各測點的空間位置。實時（shí）性好，係統中所有監測點的同步數據采集頻率可在毫秒級到秒級（jí）設定

　　3） 係統安裝及長期使用過程（chéng）中無需定標。光纖光柵本質穩定，不存在零點漂移。由於光纖（xiān）光柵采（cǎi）用光（guāng）中心波長表征物理量測量值，屬於數字（zì）量，光（guāng）源的老化衰減及傳輸（shū）光纖布設、使用過程中由於彎曲、擾動（dòng）而引入的光信號衰減（jiǎn）不影響（xiǎng）測量精度。光纖傳感分析儀無可動部件，長期使用無需標定。

　　4） 高可靠性。光纖傳感器和傳輸線路均為石英（yīng）光纖，可在惡劣溫濕度環境保持數十年工作壽命。

　　4 結語 橋梁結構健康監測不隻是傳統的橋（qiáo）梁（liáng）檢測技術的簡單改進，而是運用現代傳感與通信技術，實時監測橋梁運營階段在各種環境條件下的結構響應與行為，獲取反映結構狀況和環境因素的各種信息，由此分析結構健康狀態、評估結構的可靠性（xìng），為橋梁的管理與維護（hù）決策提供科學依據。同（tóng）時，橋梁結（jié）構健（jiàn）康監測（cè）對於驗證與改進結構設計理論與方法、開（kāi）發與實現各種結構控製技術以及深（shēn）入研究大型橋梁結構的未知問題具有重要意義。因此（cǐ），健康監測為（wéi）橋梁工程的發展開辟了新的空間。

　　［參考文獻］

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