近年來，大跨度橋梁呈現輕柔化設計及不斷複雜的（de）功能及結構形式，其安全運營對於促進交通及經濟發展具有十分重要的作用。因大型橋梁工程建設（shè）通（tōng）常都處於惡劣的工作環境，需要較大的投資、較長的設計周期及使用年限，易受多（duō）種因素影響（xiǎng），因此監（jiān）測及評估橋梁結構的健康狀態就顯（xiǎn）得尤為重要，在一定（dìng）程度上也促進了大型橋梁健（jiàn）康監測技術的（de）發展。

1、大型橋梁健（jiàn）康監測係統

大型橋梁健康監測係統（tǒng）隨著計（jì）算機、通訊及傳感（gǎn）技術的發（fā）展而產生，主要用於智能化評估（gū）及實時監測橋（qiáo）梁結（jié）構狀態。經（jīng）長期（qī）使（shǐ）用或遭遇災害後對橋梁結構關鍵（jiàn）性能指標進行測定，獲得橋梁結構狀態信息（xī），以（yǐ）判定橋梁結構受損情況，對於保證橋梁安全，及時（shí）發現病害，使橋梁延長（zhǎng）使用壽命（mìng）等方麵都（dōu）具有重要意義。

大型橋梁健康監（jiān）測係統通常包（bāo）括傳感係統、信號采集與處理係、通信係統及監控中（zhōng）心（xīn）四個（gè）主要部分（fèn）。主要用於對（duì）橋梁結構（gòu）固定模態及相應的結構阻尼，在正常荷載及風載作用下橋梁的結（jié）構響（xiǎng）應與力學狀態，受突發事件（jiàn）而引起的損害，結構構件疲勞狀況，非結構構件及設施狀態，橋梁環境條件等方麵的實時監控。大型橋梁由於具有不同的結構及使用年限等，健（jiàn）康監測係統也具有不同的預期目標。

現以某大跨（kuà）橋梁為例，其健康監測（cè）係統主（zhǔ）要功能為，對橋梁（liáng）結構在不同工作環（huán）境下的載荷變化進（jìn）行監測（cè），設定用於管理橋梁日常運（yùn）營情況的信道報警係統，對橋梁主要構件工（gōng）作狀況（kuàng）進行監（jiān）測以用於對橋梁結構進行科學維（wéi）護，對橋梁（liáng）結構中存（cún）在損壞的構件進行監測並提前預警，評（píng）估橋梁主要構件潛在（zài）損壞狀況及（jí）預期使用壽命，評估橋梁結構健康狀況及安全可靠性（xìng）。

2、橋梁狀態評估

近年來（lái），檢測橋（qiáo）梁結構損傷方法的相關研（yán）究（jiū）工作也逐漸深入，本文基於對橋梁（liáng）結構健康（kāng）監測和診斷綜述橋梁結構的狀態評估。結構狀態評估主要是利用多種測試手段，對目前工作狀態進行測試，基於此采用有關狀態評（píng）估理（lǐ）論，評估構件及結構整體工作狀態，提高結構安全耐久性。橋梁結構狀態（tài）評估理論是基於建築結（jié）構可靠性評估理論而得到發展，主要經曆了探索，提出多（duō）種評估方（fāng）法（fǎ），評估已建結構的損傷、模式識別及評價可靠（kào）性三個（gè）階段。

我國在二十世紀八十年代開展此項（xiàng）研究工作，1987年對已建及擬建結構之間的區別進行了探討（tǎo），並提出可靠性分析方法和步驟。1990年提出使用中（zhōng）已建結構的動態可靠度，對其分析特（tè）點及新（xīn）建結構可靠度及優化維修方案等（děng）有關問題進行了論述，橋梁安全陛洋估方法較多，常用的主要有層次分（fèn）析法及專家係（xì）統等。

分析橋梁結（jié）構安全性時（shí），采（cǎi）用可靠度理論（lùn）應確定依靠分析的極限狀態。對結構係統或構件的失效模式進行分析，再根據極限狀態對極值荷載和臨界（jiè）強（qiáng）度進行確定，以獲得相應指標。在可靠（kào）度分析方法（fǎ）中，目前一次二階矩方法比較常用，但因結構（gòu）功能函數或其經映射變換後具（jù）有較高的非線性程（chéng）度，隻對功能函數的計算精度進行考（kǎo）慮還難以達到工（gōng）程應（yīng）用的需要。所以基於一次二（èr）階（jiē）矩法提出二次（cì）二階（jiē）矩方法，它是以數值逼近中的拉普拉斯漸近原（yuán）理為基礎（chǔ），基（jī）於（yú）廣義（yì）隨（suí）機（jī）空間內可靠度分析，綜合結構功能函數的二次非線性項而形成的。該方法模擬收斂速度與基本隨機變量維數之（zhī）間不存在任何關係，計算中不需要線性化狀態（tài）函數，可將問題（tí）直接解決。而且，易於確定數值模擬誤差，使模擬次數和精度得到準確確定。

層次分析法是由美國在二十世紀（jì）七十年代提出的用於（yú）綜（zōng）合評（píng）價多指（zhǐ）標的一種定量方法，利（lì）用對相同層次中各評估指標的初始權重進行確定，進（jìn）而（ér）定（dìng）量化定（dìng）性因素，對主觀減少影響，實現科學化評價。國內已日益重視該（gāi）方法的應用，采用基於可靠度分析的多層（céng）次（cì）評估模型研發的橋梁（liáng）結構（gòu）健康監（jiān）測評估係統，利用分析監測數據及有（yǒu）關損傷（shāng）識別結果，綜合評價（jià）出橋梁整體及構件狀態，成為橋梁維修的重要參考依據。遺傳算法（fǎ）是由美國在二十世紀七（qī）十年代提出，基於自（zì）然遺傳和（hé）自然選（xuǎn）擇思（sī）想的尋優方法，其（qí）強大的尋優功能可充分適應可靠性計算與分析要求。在可靠度指標計算上，采用遺傳算（suàn）法十分接近驗算點法及蒙特卡羅法，而誤差（chà）也低於驗算點法，該算法的不足之處是不具有較決的收斂（liǎn）速度。人工神經網絡近年來得到迅速發展，它基於非線性大規模並行分（fèn）布，在模式識別等領域得到（dào）廣泛應用，並成為某些工程問題的—個有效解決工具。該方法在重構功能函（hán）數方麵的優勢十分明顯，有研究（jiū）結果顯示，即便是在強非線性的功能函（hán）數中，神經網絡也能對該功能函數進行精確逼近。結合（hé）遺（yí）傳算（suàn）法和人工（gōng）神經（jīng）網絡的改進響應麵（miàn）法，通過遺傳算（suàn）法對設計點進行尋找，再在設（shè）譏點附近利用（yòng）神經網絡（luò）對功能函數（shù）進行重構，利用重要抽樣（yàng）法對各失效模式的失效概率進行計（jì）算。有效規避了（le）一次二階矩法的局限性，使計算（suàn）效（xiào）率和精度得到明（míng）顯提高。在大型橋梁結構中，通常多層次的失效模式及路徑都（dōu）具（jù）有一定聯係，目前很多研究還處於構件層次，分析結構體係的可靠度還有待於進（jìn）一步開展（zhǎn）相關研究工作。

3、大型橋（qiáo）梁健康監測技術的發展趨勢

大型橋（qiáo）梁健康監（jiān）測技術（shù）的發展主要有以下幾個方向，一是與大型（xíng）橋梁結構特點（diǎn）相結合，利用振（zhèn）動模（mó）態測（cè）試分析技術和係統識別理論，對適用於大型結構的模型修（xiū）正方法進行探索。二是積極研究結構損傷的通用量化指標。對於振（zhèn）動故障（zhàng）診斷預測（cè），不（bú）管信號源自何處，經處理後可結合識別信號對結（jié）掏損傷狀態進行判斷。三是（shì）研製新（xīn）型（xíng）傳（chuán）感設備及激振器。應用新（xīn）型傳感設備，使（shǐ）橋（qiáo）梁結構具有自感知和自診斷能力。四是布置傳感設備（bèi）的最優技術，對於結構模型試驗和在線監測都具有重要作用。五是大（dà）型複雜（zá）結（jié）構的非線性（xìng）因素對於結構健康檢測診斷中應用神經網絡和遺傳算法（fǎ）都具有良好的前景。如小波分析在數據處理方麵的優勢就十分突出。

綜上所（suǒ）述，隨著不斷深（shēn）人開展的大型橋梁結構（gòu）健（jiàn）康監測和安全評估相關研究工作，大跨橋梁（liáng）結構健康監（jiān）測係統對於（yú）提高橋梁（liáng）安全性將發揮十分積極的作用