通過建立（lì）一（yī）個先進實用的橋梁健康與安全狀況監測係統，可（kě）以實時掌握橋梁運營狀況（kuàng），實現大橋服務水準的實時安全報警，合理配置大橋養護維修資（zī）源（yuán），為降低橋梁運營維護成本提供科（kē）學的依據，保證大橋檢查維修策略的製訂（dìng）具有針對性、及時性和高效性。
關（guān）鍵詞：健康監測  橋（qiáo）梁承載力  養護維護  累計損傷  損傷評估 
1、引言
橋梁是投資巨（jù）大使（shǐ）用（yòng）周期長的大型基礎設施，因此其使用的安全性對橋梁本身及國民經濟有著舉（jǔ）足輕重的作用。在其運營（yíng）過程中，由（yóu）於荷載作用、疲勞效應和材料老化等不利因素的影響，橋梁結構將不可避免地產生老化（huà）現象，損傷積累，甚至導致突發事（shì）故，為此（cǐ）對（duì）橋梁等大型基礎設施進（jìn）行健康監測（cè），可以隨時掌握橋梁的健康狀態，使大橋的養護維修工作更具有理（lǐ）論指導性。建立起信息管理數據庫和（hé）監測反（fǎn）饋係統，通過（guò）結構（gòu）的參（cān）數識（shí）別，及時發現缺陷和損傷，從而使橋梁的可靠性（xìng）評估工作標準化和規範（fàn）化是非常必要的。尤（yóu）其重要一點的（de）是，監測所得的（de）數據和分（fèn）析（xī）結（jié）論對於橋梁結構的設計和（hé）建造者來說（shuō）都是（shì）十分寶貴的資料，這（zhè）些監測資料可以提高人們對於大型複（fù）雜結構的認識，為以後的設計和建造提供更為可（kě）靠的依據。
橋梁健康與安（ān）全監測應滿足以下目的：
1）通（tōng）過對使（shǐ）用中橋梁的跟蹤檢查及所在（zài）環境的監（jiān）測及時查明結構（gòu）現存缺陷（xiàn）和質量衰變，並評估分析其在所處環境條件下（xià）可能（néng）的發展勢態及其對結構安（ān）全運營造成（chéng）的可能潛在威脅，為養護需求、養護決策（cè）提供科學的依據，以達到運用有限的資金獲得最佳的效果，確保結構安全運營的目的。
2）設定結構安（ān）全預警值。對大橋結構的健康狀態、結構安全可靠性進行評估，進而給（gěi）大橋管理者提供等（děng）級預警信（xìn）息。當橋梁性能退化，超過預警值時，能（néng）給出警報，提示需對結（jié）構進（jìn）行（háng）及時的安全檢查（chá）和維修。
3）給出特殊事件交通管製措施控製值。對於台風、地震等特殊環境條件給予預警，以提示管理者進行車輛（liàng）通行的限製。
4）論證設計、施工兩（liǎng）階段的各種設計假設和設計參數的有效性，對（duì）設計和施工進行論證後進（jìn）行後期驗證（zhèng）。研究橋梁處於長期運營狀態下的力學性能和物理性能的改變，同時也可（kě）以（yǐ）為橋梁的健康（kāng）與（yǔ）安全監測提供寶貴的數據和經（jīng）驗。
2 橋梁（liáng）健康與安全監測的內容
2.1 健康項目需（xū）求分析
大橋健康與安全監測係統（tǒng）需要考（kǎo）慮多種因素（sù），全麵了解橋梁的（de）狀況才能建立一套在橋梁運營期間內真正適應的係統。健康（kāng）係統首先必需考（kǎo）慮橋梁結構形式的特點，吸（xī）取設計（jì）單位有關意見，針對（duì）不同的橋型選擇不同側（cè）重點的監控項目及（jí）研（yán）究方（fāng）法；還需要從運營期養護維修的角度出發，考慮提供詳（xiáng）細必要的數據給養護管理係（xì）統，為養護（hù）需求、養護措施（shī）采用決策提（tí）供科學的依據，確保結構安（ān）全運營的目的，真正的做到預防性的養護；另外還需要（yào）從監控係統的自身要求來選擇合適的監測項目，主要考慮測試（shì）手段的可行性（xìng）、分析（xī）方法的可靠性等因素。
最初的管理係統隻能實現“糾正式維護”，這樣的管理大多屬於事故（gù）發生後的善後處理，針對性不是很強，也容易造成（chéng）資源浪費；有了健康與安全監測係統的監測，可以（yǐ）提供較為充分的數據，對橋梁的健康狀況以及可（kě）能發展的趨勢有清晰（xī）的了（le）解，根據這些信息，可以有（yǒu）針對性地進行維護。做到目的明確，根據趨勢分析甚至可（kě）以做到防患於未然，節省不必要的投入。
2.2 基於養護管理係統的分析
大橋的健康與安全監控（kòng）係統必需與（yǔ）養護管理係統相結合才能高效地發揮作用。健康與安全監控係統關心的應該是大橋關鍵位置的重要參數，或（huò）者是人工難以監測的部位。
根據中華人（rén）民共（gòng）和國行業標準《公路橋涵養（yǎng）護規範》JTG H11—2004的相關（guān）規（guī）定，作（zuò）為橋梁的基（jī）本要求，以下指標（biāo）是非常重要的：
1）墩、台身的高度（dù）變（biàn）化；墩、台（tái）身的傾斜度變化；橋麵高程水（shuǐ）平（píng）位移（yí）情況。
2）橋（qiáo）跨結構是（shì）否有異常變形、振動或者（zhě）擺動。
3）墩（dūn）台與基礎（chǔ）的檢查：是否有滑動、傾斜、下沉或凍剝；基礎下是（shì）否發生不許可的（de）衝刷或掏空現象，擴大基礎的地基有無侵蝕等。
以上是（shì）對所有橋梁（liáng）一般性規定。各種形（xíng）式的橋梁還有很（hěn）多有針對性、特別的詳細規定。針對不同類型的橋梁，要分別滿足《公路橋涵養護規（guī）範》JTG H11—2004的詳細（xì）規定，就拿斜拉橋來講，還有如下的一些重要指標：
1）鋼橋的檢查：構件（特別是受壓構件）是否扭曲變形、局部損傷；鉚釘和螺栓有無鬆動、脫落或斷裂，節點是（shì）否滑（huá）動錯裂；構件是否腐蝕生鏽。
2）索塔是否有異常的沉降（jiàng）、傾（qīng）斜，柱身、橫係梁和錨固區是（shì）否有開裂和鏽蝕。
3）拉索的兩端錨（máo）固部位（wèi），包括索端和錨頭。主梁的錨固（gù）構造是否有（yǒu）鏽蝕和開（kāi）裂。
4）斜拉橋的顫（chàn）振是否明顯，減震措（cuò）施是否有效。
另外橋梁在下（xià）列情況之（zhī）下（xià）應做特殊的檢查，橋梁遭（zāo）受洪水、流水、漂（piāo）浮物、船舶撞擊、滑坡、地震、風災和超載車輛自（zì）行通（tōng）過，事後要立即實（shí）施應急檢查。
2.3 附屬設施也應該給予健康與安（ān）全監測
在橋梁（liáng）健康與安全監測係統中應（yīng）針對養護管理規範中的重點規定項目進行監測，有必要另外補充一些其他重要的項目，隻有（yǒu）這樣（yàng）才能更好地服務（wù）於運營的養護管理係統。
例如，跨海施（shī）工中的施工平台與主橋相連的是匝（zā）道橋，是非（fēi）常重要的部位，應該對其（qí）進行健康監測，根據其結構形式和所（suǒ）處的環境，其監測內容與方法應（yīng）該與主橋的監（jiān）測采用一樣的措施。另外，大江大河中的施工臨時設施，特別是重要的施工平台、匝道以及一（yī）些大型的橋（qiáo）梁在海中設置的觀光塔等。
2.4 橋梁已發（fā）事故（gù）分析
對橋梁已發事故進行有效（xiào）的分（fèn）析，不久可以防患於未然（rán），而且可以使橋梁健康與安全監測有針對性。下麵對索（suǒ）結構和預應力混凝土梁作（zuò）一（yī）簡單分析[1]。
1.索結構
1940年11月7日，在美（měi）國華盛頓州塔克馬橋因風振（zhèn）致毀（huǐ）。這是（shì）因為當時對空氣動力學不甚了解（jiě）才導致的（de）災難性後果，現在大跨徑的橋（qiáo）梁一般不會再出現類似的情況了，不過對於這方麵的研究仍需要（yào）加強。在台風的情況下，橋梁的振動仍會加強，這會對結構造成一定的影響，加（jiā）劇了（le）結構的疲勞損傷，同時給行（háng）車的安全帶來（lái）了隱患（huàn）；對於柔（róu）性（xìng）的索結（jié）構，會產生很大的振動。因此必需加（jiā）強特殊環境中索結構橋（qiáo）振動（dòng）及相關參數的監測。
四川宜賓南門大橋與（yǔ）1990年6月竣工通車，在2001年11月由於承重鋼纜生鏽，使吊杆突然斷裂，導致橋麵兩端先後（hòu）發生斷塌，造成很大的損失，在社會上造成很大的影響。
另外，對於各種形式的橋梁很容易出現損傷的關鍵部位（wèi）進行有針（zhēn）對性的分析，可以使健康與安全監測更具有針（zhēn）對性和有效性。現在對廣泛（fàn）應用的（de）索結構（gòu）（包括懸（xuán）索橋）在（zài）橋梁中容易出現的損（sǔn）傷進行一（yī）下分析。
在強（qiáng）潮和高鹽度的地區，斜拉橋和懸索橋的鋼箱梁存（cún）在鏽蝕的問題，且（qiě）鋼筋混凝土（tǔ）結構還存在耐久性的問題，這些都是健康與安（ān）全監測係統（tǒng）的重點檢測對象。
對於懸索橋和斜拉橋來講，索結構的監控與（yǔ）安全監測尤其重要，現對索結構監測簡單闡述如下：
索結構在懸索橋和斜拉橋中有著重要的作用，而且屬於容易出現問題的構件，特別是處於海中和腐蝕性較強的地區，更容易由於潮濕和氯例子（CL-）含（hán）量較高而發生（shēng）鏽蝕甚至斷裂的情況。因（yīn）此加強索的安全與健康（kāng）監測十分重要。索結構的安全識別方（fāng）法主要有：
（1）索結構鏽蝕分析方法  可以通（tōng）過鏽蝕元件監（jiān）測索的錨固（gù）端是否出現了鏽蝕，鏽蝕測（cè）試元件在施工時就（jiù）預埋（mái）在索的錨固端，當拉索發生（shēng）鏽蝕時。鏽蝕元件電特性將隨著發生相應變化，經過測試元（yuán）件的電特性即可以知道拉索鏽蝕情況。
可以（yǐ）通過使用同種材料，模擬實際（jì）環（huán）境，利用實驗室進行測試，建（jiàn）立可靠的索結構鋼絲（sī）束腐蝕電學參數和輸（shū）出信號（hào）的變化（huà）關係，將此規律運用於實際的索結構鏽（xiù）蝕檢測中（zhōng），可以（yǐ）了解到索鏽蝕的發展狀況，為拉索的更換提供了一個比較明確的時間（jiān）。
（2）索結構斷絲的分析（xī）方法  通過聲發射法（fǎ）監測斷絲情（qíng）況，由於索結構大（dà）都是在錨固區段鏽蝕，因此索股的斷絲也大都出現在這個部位。在索錨固端處（chù）安裝聲發射傳感（gǎn）器，當發生鋼（gāng）絲斷裂時，通（tōng）過監測（cè）係統對聲信號進行（háng）提取、分析，及時發現損傷的索股。
聲發射是（shì）指材料內部局部區域（yù）在外界（應力或溫度）的影響（xiǎng）下（xià），伴隨能量快速釋放而產生的（de）瞬態彈性波現象。它可以在結構和（hé）材料的內（nèi）部損傷、缺陷或潛在缺陷處於運（yùn）動變化的過程中（zhōng）進行監（jiān）測。AE技術有助於解決（jué）以下四（sì）個方麵的問題（tí）：
1）構件和材料何時出（chū）現損傷。
2）是什麽性質的損傷。
3）在什（shí）麽地方出現損傷（shāng）。
4）損傷的嚴重程度如何。
2.預應力混凝土梁
關於預（yù）應力（lì）混凝土（tǔ）橋梁結構耐久性，近年來逐漸引（yǐn）起各國的高度重視，自（zì）20世紀70年代以來，國內（nèi）外發現（xiàn）預應力混凝土橋梁及結構發生不少損（sǔn）傷的情況，有的（de）還（hái）相當嚴重，影響到橋梁結構的正常使用，甚至危（wēi）及安全（quán）。其原（yuán）因是（shì）多（duō）方麵的，除了（le）與施工（gōng）質量和環（huán）境因素有關外，預（yù）應力筋的腐蝕和環境腐蝕，特別是後張預應力混凝土梁中的壓漿質量難以保證，導致了（le）橋梁結構的耐久性受到影響。有些管道內甚至還留有水，經過（guò）一個冬季過後，梁體的腹部將會被漲破（pò），直接（jiē）威脅著橋梁結構的整體安（ān）全。
2.5 橋梁健康監測的（de）主要內容
橋梁的健康監測貫穿於（yú）橋梁運營壽命的全過程，橋梁健康監測的內容同時也與橋梁形式、橋（qiáo）梁的自身特點有關。也就（jiù）是橋梁健康監測（cè）內容對於（yú）橋梁（liáng）可靠度評（píng）估有一定的現實指導意義[2]。
1. 撓度變形的監（jiān）測
主要（yào）監測橋梁在運營期間內，在活載、橫載及長期（qī）荷載作用（yòng）下，橋（qiáo）梁各個主要（yào）斷麵位移變化的情況（kuàng）。從而預警和掌握（wò）橋梁結構剛度變化情況及混凝土徐變作業（yè）情況。
2. 應力（lì）（應變）監（jiān）測
主要監測橋梁在運營期間內，在活載和長期荷（hé）載作用下，橋梁主要測試斷麵應力變化（huà）情況，從而預警橋梁結構是否（fǒu）有缺損狀態的潛伏或存在，保證橋梁強度及（jí）安全使（shǐ）用的要求。
3. 動應變監測
通過對應力（應變）監（jiān）測點的連續采集，監測橋梁在運營荷載作用下的性能，從而預警和掌握橋梁結構受活載衝擊（jī）情況（kuàng）和橋梁（liáng）剛度變化的情況。
4. 溫度監測
了解（jiě）橋梁溫度隨環境溫度變化的情況，從而為不（bú）同溫度狀態下（xià）橋梁工作狀態（如：變形、應力變化）進行（háng）比較和分（fèn）析提供（gòng）依據。
5. 動態稱重監測
通過使用動（dòng）態稱重監（jiān）測係統，對橋梁上通過的車輛進行軸重監測記錄（lù），掌握軸載情況，為分析（xī）橋梁結構撓度變形、應力（lì）及動力性能的監測數據提供依據。
6. 外觀監測
通過相應的外觀監測（cè）儀器（例如裂紋（wén）監測儀器）對橋（qiáo）梁的重點部位進行監測，可以及時地掌握裂紋開展的數量、寬度及其位置。
3、橋梁健康與安全監測理論（lùn）
3.1 橋梁健康監測的概念
橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀態（tài）的監控與（yǔ）評估（gū），為大（dà）橋（qiáo）在（zài）特殊氣候或橋梁運營狀態嚴重異常時觸發預警信號，為橋梁維護、維修與管理決策提供依據和指導（dǎo）[3]。為此，監測係（xì）統對以下幾個（gè）方麵進行監控：①橋梁結構在正常環（huán）境與交通（tōng）條件下運營的物理與力學（xué）狀態；②橋梁重要非（fēi）結構構件（如支（zhī）座）和（hé）附屬設施（如振動（dòng）控製元件）的（de）工作狀態；③結（jié）構構件（jiàn）的耐久性；④大橋所處環境條件（jiàn）等等。與傳統的（de）檢測技術不同，大型橋梁健康監測（cè）不（bú）僅（jǐn）要求在（zài）測試上具有快速大容量的信息（xī）采集與通訊能（néng）力，而且力求實現對結構的整體行為實（shí）施監控和對結構的狀態進行智能化評估（gū）。
橋梁健康（kāng）和安全監測係統在設計時應包括以（yǐ）下內容：
1）測量與數據的自（zì）動采集。
2）數（shù）據處理（lǐ）與傳輸。
3）數據存儲管理與查詢應用。
4）結構實時變形動態顯示。
5）服務水準安全報警。
6）結構健（jiàn）康與安全評估。
以上每個單元（yuán）相對獨立又（yòu）相互聯係，並分別具有各自的功能，最（zuì）終形成具有實時性、可視性、程序化、規範化的結構健康（kāng）與安全（quán）監（jiān）測係統。
3.2 健康監測係統的構（gòu）成
健（jiàn）康監測係統主要由現場自動測試係統、遠程控製（zhì）中心係統及分析（xī）中心（xīn）係統三大部分（fèn）組成，各個（gè）係統主要的功能如下。
1.現場自動測量係統
主要對橋梁現場的應變、溫度、撓度（dù）變形及通過車（chē）輛變（biàn）化情（qíng）況進行數據（jù）采集。對不同類型的傳感（gǎn）器組進行（háng）定（dìng）時的起動、數據采（cǎi）集、對采集的數據進行預處理和存儲。
2.遠程控製中心係統
主要對傳輸過來的采集（jí）數據進行存儲，係統控製命令的發送，數據統（tǒng）計計算（suàn）。當出現異（yì）常時進行報警（jǐng），並進行原始數（shù）據處理（lǐ）和分析，並以（yǐ）圖表的（de）形式顯示（shì）橋梁結（jié）構的應變、撓度變形等參數變化趨勢，並向分析中心傳遞數（shù）據。
3.分析（xī）中心係統
主要是根（gēn）據遠程數據控製係統傳送的原始（shǐ）數據和處理後的數據（jù）進行分析判斷，對監控期（qī）間的橋梁運（yùn）營工作狀況進行評價，為橋梁的養護維修提供建議。
當然每個項目的健康與安全監測係（xì）統組成並非千篇一律，可以根據（jù）工作的實際情況和橋梁的重要程度而有所區（qū）別。
具體來講，監測係統一般有（yǒu）應變計、傳輸線、應變測（cè）試儀（yí）、數據采集器與處理係統組成。可以采用施工預埋（mái）測試應變元件和表麵粘結應變測試元（yuán）件作為監測點的應變（biàn）監測（cè）傳感器，數據采集采用網絡接口和計算機相連，以實（shí）現（xiàn）數據的采集、處理和遠程控製。
3.3 數據處理和傳（chuán）輸係統
該係統利用外場數據采集（jí）計計算機係統對被測物理量量測結果進行預處理（如測量結果的修正換算、主（zhǔ）應變計算等），並按照規（guī）定的格式整理形成數據（jù）文件，通過（guò）光纖調製解調器將經過預處理（lǐ）後的數據傳送至監控通信收集（jí）中心。數據（jù）處理功能在結構健康（kāng）和安（ān）全監測計算機係統內完成，而結構健康與安全（quán）監測計算機係統由以下部分組成。
1. 數據存儲管理與查詢應用（yòng）係統
該係統一般（bān）具有的功能和特點如下：
使不同類型的數據通過恰當地組織，被有效地存儲，從而實現靜動態數據的科學分類，抽（chōu）象和動態存儲與更新，並應用數據字（zì）典方式，使各種不同類型的數據（jù）在同一操作環境下進行管理和（hé）快速的查詢。利用數據統計方法，對各種數據進行（háng）整編和統計（jì）分析，提供圖表分析結果。
2. 結構實時變形動態顯示係統
為監控人員在（zài）監控屏幕上提供一個實時的結構形變圖形，實現橋梁結構工作狀況的可視化監（jiān）控。使橋（qiáo）梁整體工作狀況一目了然。
3. 服務水準安全（quán）警（jǐng）報（bào）係統
根據橋梁結構控製（zhì）斷麵設（shè）計計算值、驗收（shōu）荷（hé）載試驗（yàn）量測（cè）結果（guǒ）以及曆史監測數據極值等（děng），確定橋梁結構最佳（jiā）特征參（cān）數，在不同服務水準下的正常（cháng）使用控製值和極限值，並將實時監測數據與之相比較（jiào），以達到對橋梁結（jié）構狀態和工作狀態或者（zhě）使用情況的兩級報警（jǐng），即橋梁結構使用（yòng）預警和（hé）橋梁結構安全報警。
3.4 結構健康與（yǔ）安全評估係統（tǒng）
結構健康與安全評估係統主要（yào）是根據對橋梁進行綜合的監測結果，分（fèn）析（xī）獲（huò）取橋梁結構特征參數，並進行橋梁結（jié）構特性參數（shù）與橋梁結構狀態之間（jiān）的精確關係或模糊關係，建立橋梁結構工作狀態評定與損（sǔn）傷識別的知識庫和機理，實現對所監測橋梁結構與（yǔ）安全的評估，為橋梁的（de）養護檢查（chá）或者維修加固決策實施的製訂提供（gòng）科（kē）學的依據[4]。
該係統應包括以下幾個模塊：
1）結構幾何形態參數評估模塊
2）基於結構變形的損傷識別模塊
3）基（jī）於結（jié）構內力或（huò）應力的損傷識別模塊
4）基（jī）於結構（gòu）振動特性參數的損傷識別（bié）模塊
5）橋梁結構工作狀態評估模塊
6）橋梁承載能力鑒定模塊
3.5 一份詳細的（de）橋梁健康與安全監測（cè）設計（jì）資料應包含的內容
1. 橋梁工作環境（jìng）的監測
橋址（zhǐ）處風速、風向的監測：一般是在橋梁的恰當部（bù）位設（shè）置風速（sù）、風向監測儀。健康監測應該提供詳細（xì）的風（fēng）速（sù）風向儀器布置（zhì）施工圖。埋設位置既要利於監測環境風速（sù）、風向，同（tóng）時又要能夠準確反映橋梁整體或者主要部位受風力的影響（xiǎng）狀態。
橋址處環境溫度與橋梁結構溫度（dù）監測：通過對環境溫度和橋梁結構關鍵部位溫度分布狀況監測，並與設計時（shí）理論值進行比較，從而可以對橋梁在（zài）實際的溫度作用下與設計（jì）時理論值進行比較，從而可以對橋梁在（zài）實際的溫度作用下與設計情況相比，作出偏於安（ān）全還是偏於不安全的（de）評價。
2. 橋梁關鍵部（bù）位監測
橋梁的關鍵部位即控製斷麵，準確掌握控（kòng）製斷麵（miàn）溫（wēn）度分布情況與規律可有助於正確地分（fèn）析控（kòng）製斷麵應力的分布情況，通常可以將溫度分布狀況測點和應力（lì）分布測（cè）點布設在一起。隨（suí）著橋梁（liáng）測試儀器的進步，現在已經有帶有溫度（dù）測試功能的（de）弦式或者光纖應變計監測儀器（qì）。
進行溫度監測時，在（zài）每一個外場溫度觀測站布設（shè）一個自動溫度儀，利用前置專用工控機進行數（shù）據采集和采集數據（jù）預處理。並借助數據傳輸模塊（kuài）通過傳輸係統將經過預處理的溫（wēn）度數（shù）據傳送到監（jiān）控通信分中心，從而進行進一步的數據分析和處理。
3. 特殊環境的溫度測試
箱梁內或錨洞內（針對（duì）隧道式（shì）懸索橋）也是橋梁結構的重要部位（wèi），通過保持箱梁和錨洞（dòng）內的幹燥，可以減少鋼材在潮濕環境下（xià）的鏽蝕。因此必需對該類環境進行濕度測試，並及時將（jiāng）相應的數據反饋給（gěi）恒溫恒濕係統，及時排風除潮。
4. 運（yùn）行車輛荷載監測
車輛速度和軸重（chóng）的（de）數據由稱重係統（tǒng）提供，為（wéi）橋梁結構（gòu）使用工作性能評估提（tí）供（gòng）明確的已知係統輸入，並確定（dìng）其（qí）對今後可（kě）能增長的交通荷（hé）載適應能力，同時也可以控製超限（xiàn）運輸對橋梁結構的不利影響。相（xiàng）應的車輛荷載數（shù）據進入橋梁健康與安全監測係統，從而可以了解橋梁承載情況，分析結構的受力情況。
5. 橋梁結構整體性能監測
對橋梁結構整體性能的監測包括橋梁結構位（wèi）移變形的（de）監測和橋梁動力特性及振動水平監測。
3.6 橋梁結構位移變形監測
橋梁結構位移變形監測，重點考慮橋梁（liáng）基礎沉降變形監測、主梁撓度和橋塔（主要針對懸索橋和斜拉橋）位移變形監測。
橋梁結構基（jī）礎的穩定，對於全橋的安全有著重要的作用，也是確保橋（qiáo）梁安全運（yùn）營的前提。橋梁結構（gòu）基礎的沉降會造成多（duō）方麵的不利影響。過大沉降，特別是基礎不均勻沉降會引起橋梁結構產（chǎn）生過大的（de）附加內力（lì）、橋梁線性的惡化以及橋（qiáo）梁附屬設施（支座、伸（shēn）縮（suō）縫、欄杆）的損（sǔn）壞。對（duì）於有（yǒu）通航要求的橋梁，活載作用下，主梁的撓度是評價航（háng）道橋（qiáo）使用功能和安全（quán）性（xìng）能的重要指標之一，是（shì）橋梁整體剛度的（de）重（chóng）要標誌。通過對（duì）橋梁結構基礎變形監（jiān）測和航道主梁撓度和橋上運行荷載（zǎi）的監測，可（kě）以從整體上把握橋（qiáo）梁健康及安（ān）全狀態（tài）。使（shǐ）得橋梁管理者心中有數，從而可以有根據的進（jìn）行維護（hù）和管理。
4、損傷評估法
1. 局部損傷評估法
通過橋梁線性、沉降（jiàng）、整體動力特性等參數的觀（guān）測，與初始（shǐ）狀態進行對比、並分析其發展趨（qū）勢，可以從整體上評價橋梁的健康（kāng）狀態，而難以了解布局（jú）的（de）情況。因此在橋梁的關鍵（jiàn）部位以（yǐ）及監測人員難以達到的地方布設測（cè）點進行監測，並通過局部損傷的評估方法進行研究。
為了分（fèn）析各種（zhǒng）識別方法對結構損傷的靈敏度，通過相應結構進行數字計算並且在（zài）橋梁模型上進行試驗分析，將集中（zhōng）損傷識別方法進行對比研究（jiū），參比的方法為位移模態振型、頻（pín）率、應變模（mó）態振型及廣義應變能密度等多種方法。通過在同（tóng）一情況下各種（zhǒng）參數的改變情況，分析其損傷的不同敏（mǐn）感程度，根據現階段的科研（yán）結果，廣義（yì）應變能密度法一般要優於其（qí）他的分析方法。
2. 積（jī）累損傷與剩餘疲勞壽命評估方（fāng）法
通過（guò）對橋梁關（guān）鍵部位進行長期應（yīng）力/應變（biàn）的監測，在長期監測的基礎之上可以得到詳細的（de）疲（pí）勞數據，從而可以進行有效的累計損傷和（hé）剩餘壽命的評估。
通過應力（lì）/應變的長期（qī）監測後（hòu），利用雨流計數法等進行數據處理，即可以得到荷載循環的情況，選取（qǔ）適當的S-N曲線，然後通過在工程實際中得到廣泛應用的“Miner線性累計損傷”理（lǐ）論，可以（yǐ）對（duì）關鍵部位（wèi）或者薄弱部位的累計損傷情況進行分析（xī）並對其疲勞壽命進行評估。
                 （1.1）
其（qí）中為某一工況（kuàng）下一年內出現的次數，為該工況下單獨存在時結構的失效壽命（結（jié）構失效（xiào）時總的循環次數），由選用（yòng）的S-N曲線確定（dìng）。
全年累（lèi）計損傷根據Miner法則為
              （1.2）
於是（shì）疲勞壽命（L）可以由下式（shì）計算得到（單位為年）：
                 （1.3）
5、當今現有的成（chéng）熟監測技術條件
控製測量基準條（tiáo）件，比如當（dāng）地具有國家大地測量基準（54北京平麵直角坐標係和56黃（huáng）海高程係統）資料，另外就是當地地方（fāng）坐標係統的平麵、高程控製點係統。
1. 全球定位測量宇宙站用於工程形變監測技術（shù）條（tiáo）件
精密工程形變監測，要求精度在毫米級（jí）和亞毫（háo）米級。隨著全球定位測量宇宙站空間定位係（xì）統（tǒng）完善和數據處理軟件（jiàn）的升級和更新，目前全球定位測量（liàng）宇宙站已可用於精密工程測量和工程形變監測。
2. 垂直位移自動監測係統技術條件
一般橋梁垂直位移自動監測係統的監（jiān）測精（jīng）度在亞毫米級（jí），該類係統已經在上海地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵取得成功應用（yòng）經驗，其觀察數據精度、連續性、實時性（xìng）都是（shì）經（jīng）典（diǎn）測量方法所無法取代的。
3. 連通管（guǎn）測試技術
主梁撓度采用垂直（zhí）位移監（jiān）測係統即連通管加液壓位（wèi）計進行監測，連通管一般固定在主梁上（shàng）無法相對於主梁移動的地方，同時又要便於安裝和觀測。通過液壓位（wèi）計對連（lián）通管中的液（yè）麵高度進（jìn）行測量（liàng）。隻要測量出各個監測點的基準點連通管內液麵變化量即可求出主梁各個測點的（de）撓度。測量出各個測點某兩種狀態連通管內液位的高差，也就知（zhī）道後一種狀（zhuàng）態相對於前一種狀（zhuàng）態的撓度變化量。現在也有通（tōng）過測試封閉管內的壓差，通過壓差的變化來（lái）求出橋梁的（de）撓度。在布設連通管時，如果橋梁的全長過大，參（cān）考（kǎo）點不宜（yí）設置在岸上，否則，不僅不經濟，而且影響測量的精度因素也會同時增加。因此可（kě）以通過（guò）一個相對（duì）參考點求得撓度值，而相對參（cān）考點的撓度值有（yǒu）全球定位測量宇宙站局域（yù）網測量得出，並由精密的水準儀進行校準。
係統可以通過計算機的控製獲取同一時間（jiān）的測量（liàng）值（zhí），可以消（xiāo）除由於時間不一致引起的（de）測（cè）量誤差。另外，為了（le）消除大氣壓、溫度等的影響，應在連通管內（nèi）注（zhù）入清潔、消毒的蒸餾水作為液（yè）體以便克服毛細現象。另（lìng）外在用封閉管（guǎn）測量時，應用溫度傳感器測量液體的溫（wēn）度，加入溫度修正係數來求（qiú）出管內壓（yā）力，從而進一步求出測點撓度。
4. 橋梁動力特性及振動（dòng）水平的監測
橋梁動力特性參數（頻率、振型和阻尼）和振動水（shuǐ）平（振動強度和幅度值）是橋梁整體安（ān）全的標誌，橋梁質量退化會引起振動特性的改變，例如橋（qiáo）梁結構（gòu）剛度的降低會引起橋梁自振頻率的降低，橋梁局部（bù）振型的改變（biàn）可能於（yú）是橋梁結構（gòu）局部的損壞（huài）。因（yīn）此對橋梁動力特性及（jí）振（zhèn）動水平的監測能夠起到整體上對橋梁結構健康狀態監測的目的（de）。
5. 大橋箱梁結（jié）構控製斷麵應力（應變）的監測（cè）
大橋（qiáo）箱梁直接承擔著車輛荷載（zǎi），受荷載的影響最為直接（jiē），極易因（yīn）異常荷載引起損傷，同時（shí）箱梁的損傷對橋梁的使用性能的影響最為（wéi）直接。因此，對箱梁有代表性控製斷麵的應力監測，可以了解作（zuò）為主要承力構件箱梁的受力（lì）狀（zhuàng）態，及時診斷橋梁病害。另外，控製車輛荷載和（hé）對橋梁結構進行疲勞分析也是十分必要的。
6、總（zǒng）結
橋（qiáo）梁結構健康監測不單是傳統的橋梁檢測技術的改（gǎi）進，而（ér）且是運用（yòng）了現代化傳感技術與通訊技術，實時監測橋梁在運營階段各種環境（jìng）條件下結構的響應和行為特征，獲取反映結（jié）構狀態和環境（jìng）因數的各種信息，由此分析橋梁（liáng）結構健康狀態，並且評估結構的可靠性，為橋（qiáo）梁的管理和維修決策提供（gòng）科學依據。與此同時，橋梁結構健康監測對（duì）於驗證與改進結（jié）構設計理論與方法、開發與（yǔ）實現各種結構控製技術及深入研究大型橋梁結構的（de）未知（zhī）問題具有重要意義。所以說，橋梁健康監測為橋梁工程（chéng）的發展開辟了新的空間。
橋梁健康監（jiān）測的結構（gòu）狀態評估（gū）、設計驗證和研究發展三方麵的意義反映了從事橋梁維護管理、設計谘詢和理論研究（jiū）不同領域人員所關注的問題。當然（rán），橋（qiáo）梁結構健康監測與狀態評估的最終（zhōng）實現還有賴於與橋（qiáo）梁理論結合的進一步完善，以及深化對橋梁在工作環境、運營條件下結構特性的認識（shí），當然（rán），還有就是實現測試軟（ruǎn）件與硬件的改進和配合。
最後，橋梁健康監測係統的（de）設計應以功能要求和效益成本分析為基本準則。此外，健康監（jiān）測係統的設計還應該通過布點優化（huà）設計分析，且需考慮到係統具體實施中的通訊問題（tí）。
參 考 文 獻：
[1]  袁萬城,崔飛,張啟偉（wěi）.橋梁健康監測與狀態評估的研究現狀與發展.同（tóng）濟大學報,1999,27:184-188.
[2] 張（zhāng）啟偉.大型（xíng）橋梁健康監測概念（niàn）與監測係統設計.同濟大學學報,2001,29:65-69.
[3] 張啟偉,袁萬城,範（fàn）立礎. 大型橋梁結構安全監測的研究現狀與發展[J].同濟大學學報，1997,25(增刊):76-81.
[4] 史家鈞,項海帆,許俊（jun4）. 確保（bǎo）大型橋梁安全性與耐久性的綜合監測係統[J].同濟大學學報1997,25(增刊):71-75.

古今中外形形（xíng）色色的橋
1．中國（guó）古代橋梁之最
現存最古老的敞肩拱石（shí）橋是河北趙縣趙州（zhōu）橋。隋朝開皇十五年至大業元年（595～605年）建。
現存最早的也是橋洞最多的聯拱石橋是江蘇（sū）蘇州寶帶橋。唐元和十一年（816年）始建。
現存最早（zǎo）的（de）十（shí）字橋是山西晉祠魚沼飛梁，北（běi）宋崇寧元年（1102年）建。
最早的開關活動式大石橋是廣州潮州廣濟橋。明宣德十年（1435年）建。
僅有的五（wǔ）亭橋位於江蘇揚州瘦西湖。
2．立交橋給（gěi）城市增添了現代化氣息。
 
北京市（shì）興建最早的道路立交橋是（shì）位於昌平（píng）路上的白浮橋、藍靛廠路上的八裏莊橋和車（chē）道溝橋三座跨路（lù）、跨河立交，均成建於（yú）1966年。1974年在城區建成第一座苜蓿葉（yè）形互通式立交---複興門橋（qiáo）。
四元橋位於首都機場高速（sù）公路、京順路與四環路交叉處，是四層全互通式大型（xíng）立交橋，共有大小橋梁（liáng）26座，總長度2.6公裏，是全國最大的城市立交橋。玉（yù）蜓橋位於南二環路與東浦路（lù）交叉處，是三層互通式蜻蜓型立交橋。
3．建造海底隧道耗資巨大，施工期長，因而（ér）人們更多（duō）地選擇了跨海大橋。
 
目前，世界上較大的跨海大橋已達三十多（duō）座。位於波斯（sī）灣上的巴林—沙特阿拉伯跨海（hǎi）搭橋全長25公裏，是當今世界上最長的（de）跨海（hǎi）大橋。
意大利墨西拿大（dà）橋把狀似皮靴的本（běn）土與狀似足球的西西裏島連為一體。土（tǔ）耳其伊斯坦布爾市博斯（sī）普魯（lǔ）斯海峽（xiá）大橋，跨度雖然隻有1560米，但它（tā）卻是一座架在歐、亞兩洲上的洲際橋梁。