過去十幾年裏，我國已建成一批大跨度橋梁，僅上海就有（yǒu）南（nán）浦大橋（qiáo）、楊浦大橋、徐浦大橋等多座具有世界先進（jìn）水平（píng）的大跨度橋梁。另外，近年來由於我（wǒ）國交通發展迅速，迫切地需要（yào）建立一大批大（dà）跨度橋梁。為確保這些耗資巨大，與國計民生密切（qiē）相關的大橋的（de）安全（quán）耐久性，必須對這些橋梁進行連續的監測。

　　目前，橋梁的監測越來越受到重視，許多研究人員都在（zài）致（zhì）力於橋梁（liáng）的監測研究（jiū），橋梁（liáng）的安全監測正日益成為土木工程學科中的一個非常活躍的研究方向。橋梁位移監測儀器的現狀

　　大跨度橋梁受風荷載、車載、溫度和（hé）地震影響較（jiào）大，而在（zài）沿海（hǎi）地區一般（bān）無地震，主（zhǔ）要是受台風（fēng）、車載、溫度等的影響。為保證大跨度橋梁在上述條（tiáo）件下的安全運（yùn）營，必須研（yán）究橋梁在上述條件下的實際位移曲線。而目（mù）前對風的研究僅局限於理論和模型實驗，對實橋（qiáo）在風作用下的（de）研究還尚不成熟，對車載的研究也隻是在特定時間和（hé）空間下才進行（háng）的。造成以上結果（guǒ）的主要原因，還在於（yú）測試儀器的不合理性，其不能對大橋進（jìn）行連（lián）續實（shí）時的監測（cè），因此，必須選擇合適的測試儀（yí）器（qì）才能確保獲取實時、有效的檢測數據。

　　監測儀器的種類

　　當前，用於結構監測的儀器主要有經緯儀、位移傳感器、加速度傳感器，以及激光（guāng）測試的方法。上海楊浦（pǔ）大橋采用（yòng）的是全站儀（yí）自動掃描法，可對各個測點（diǎn）進行一周的連續（xù）掃描，但其缺點是（shì）各測點（diǎn）不同步，以及大變形時不可測。

　　位移傳感器是一種接觸型傳感器，必須與測點相接（jiē）觸，其缺（quē）點（diǎn）是對於難（nán）以接近點無（wú）法（fǎ）測量，以及對橫（héng）向位移（yí）測量有困難；加速度傳感器，對（duì）於（yú）低頻靜態位移鑒別效果（guǒ）差，為獲得位（wèi）移必須對它進行兩次積分，其缺點是精度不（bú）高（gāo）及無法實時監測；激光法測試雖精（jīng）度（dù）較（jiào）高，但在橋梁晃動大時，則無法捕捉光點，導致無法測量。

　　GPS測（cè）試法

　　為對橋（qiáo）梁進行安全監（jiān）測，必須尋（xún）找更好的測試方法。目前出現了利用GPS進行測（cè）試的新手段，在橋梁高層結構上進行實地測試，這種方法在已國外實測獲得了成功。在國外，GPS測試法也僅限於位移監測。由於GPS是接收衛星運行定（dìng）位的，所以（yǐ）大橋上（shàng）各點隻要能接收（shōu）到6顆以上GPS衛星（xīng），及基（jī）準站傳來的

　　GPS差分信號即可進行GPS RTK差分定位，且各監測站之間不需要通視，是相互獨（dú）立的觀測值；G P S定位受外界大（dà）氣影響小，可以在暴風雨中（zhōng）進行監測；GPS測（cè）定位移自動化程度高，從接收信號，捕捉衛星，到（dào）完成RTK差分（fèn）位移都可（kě）由儀器自動完成，且所測三維坐標可自動存入監控中心服務器，進行大橋安全性分析；GPS定位（wèi）速度快、精度高。

　橋（qiáo）梁安全監測的理論研究

　　傳統檢測（cè）手段可（kě）以（yǐ）對橋梁的外（wài）觀及某些結構特性進（jìn）行監測，檢測結果一般也能部分地反映結（jié）構當前狀態，但卻難以全麵反映橋梁的健康狀況，尤其是很難（nán）對橋梁的安全儲備（bèi）以及（jí）退化的途徑作出係統的評估。此外，常規的檢測技術也較難發現隱秘構件的損傷。目前被普遍認同（tóng）的方法就是結合係統識別、振動理論、振動測試技術（shù）、信號采集與分析等跨學科技術的實驗模態分析法。

　　係（xì）統識別技術

　　係統參（cān）數識別目前普遍采用頻域法和時域法兩種方法。頻域法可以采用多次平均（jun1）來消除隨機誤（wù）差對頻響函數的影響，因此該方法（fǎ）的精度能夠有一定的（de）保證（zhèng），但其也有一定（dìng）的缺點：基於振型不偶聯，致使如大跨懸索橋這樣的結構，應用該法會受到限（xiàn）製；需要經過F F T分析，由此卻帶來了偏度誤差對參（cān）數識（shí）別的影響。時域法是（shì）於70年代後期出現的，它的出（chū）現彌補了頻域法的不足，從（cóng）而消除了F F T分析所帶來的誤差（chà）。它還可以從未知隨機激勵的響應信號中得到隨（suí）機減量特（tè）征，因此成為了能依（yī）據在線信號對係統進行識別的唯一方法。但其也存在一些缺陷：時域（yù）法在參數識別時（shí）不是截（jié）取有效頻段，而（ér）使信號（hào）中包含的模態數目比較多，但由（yóu）於實驗測試環節及其他原因，使（shǐ）得其中的一些模態的信息並未被充分收集（jí），以致隻能將這（zhè）些殘缺的（de）信息看作噪聲。

　　結構損傷（shāng）的檢（jiǎn）測與定位對結構理論模型進行調整或修正，使得修正後的模態參數與實驗相一致，這一過程（chéng）就是有（yǒu）限元模型修正。精確的有限元（yuán）建模是大（dà）型橋梁（liáng）風震響應預測的重要前提；也是結構（gòu）安（ān）全監測、損傷檢（jiǎn）測以及實現最（zuì）優振動控（kòng）製的基礎。但是，盡管有限（xiàn）元法得到（dào）了高（gāo）度的發展，實際（jì）複雜結構的有限元（yuán）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（lùn）模態參數集，但這些參數常常與（yǔ）結構模態實驗得（dé）到的參數不一致。

　　結構損（sǔn）傷檢測定（dìng）位方麵，目（mù）前（qián）可分為（wéi）模型修正法和指（zhǐ）紋分析（xī）法兩類。模型修正法在（zài）橋梁監測中主要用於記錄實驗（yàn）結構的振動（dòng）反應，並與原先的模型計算結果進行綜合比較，利用直接或（huò）間（jiān）接測知的模態（tài）參數，記錄加速度時（shí）程，頻響函數等，通（tōng）過條件優化約束，不斷地修（xiū）正（zhèng）模型中的剛度和質量信息，從而得到結構變化的信（xìn）息（xī），實現結構的損傷判別與定（dìng）位。指紋（wén）分析（xī）方法則是指尋找與結構動力特性有關的動力指（zhǐ）紋，通過這些指紋的變化來判斷結構的真實狀況。

　　大量的模型和實際結構實（shí）驗（yàn）表明結構損（sǔn）傷導致的固有頻率變化很小，而振型形式變化明顯，一般損傷（shāng）使結構自振頻率的變化都在5％以內，而在對橋梁的長期觀測後發現，在一年期間裏橋梁即使沒有任何明顯的（de）變（biàn）化（huà），其振動頻率的變化也（yě）可達10％。因此，一般認為自振頻率不能直接用來（lái）作為橋梁監測的指紋，而（ér）振型雖然對局部剛（gāng）度比較敏感，但精確測量比較困難，對橋缺損（sǔn）狀態的評價缺乏統一有效的指標（biāo）。

　　綜上所述，大跨橋梁由於受環（huán）境因素影響較大，安全係數低，必須（xū）對其（qí）進行連續實時監（jiān）測；GPS測試法同其他（tā）幾種位移監測（cè）儀器（qì）相比具有明顯的優點，可用其對大跨度橋梁做連（lián）續實時（shí）監測，但還應進一步（bù）提高其監測精度，以（yǐ）擴展其應用範圍（wéi）；在係統（tǒng）識別方麵，應積極進行結合時頻的係統識別研究；在模型修正方（fāng）麵，應在基（jī）於敏感性分析（xī）的基（jī）礎上，研究適合於大跨橋梁的模型修正方法；由於（yú）對橋梁缺損狀態的評價缺乏統一有效的指標（biāo），應結合實驗測試和有限元建模研究適合於大跨橋梁的指紋指標。