橋梁在建造和使用過程中，由於受到環境、有害物質的侵蝕，車輛、風、地震、疲勞、人為因素等外來作（zuò）用，以及材料（liào）自（zì）身性能（néng）的不斷退化，導致結構各部分在遠沒有（yǒu）達到設（shè）計年限前就產（chǎn）生不同程度的損傷和劣（liè）化。這些損傷如果不能及（jí）時得到檢測（cè）和（hé）維修，則會影響（xiǎng）行車安全和縮短橋（qiáo）梁使用壽命。
本文首先（xiān）闡述了橋梁健康監測的概念，又介紹了傳統（tǒng）的橋梁檢測方法，同時又介紹了一種新的橋梁健康（kāng）監測技術——光纖光柵（shān）技術（shù），並對比了它們的（de）優缺點，這樣就為橋梁（liáng）工程的發展開辟了新的空間。
1 橋梁健康監（jiān）測的概念
橋梁健康監測的基（jī）本內涵是根據結構的主要性能指標 （如可靠性、耐久性等），結合無損檢測（cè） （NDT）和結構特（tè）性分析（包括結構（gòu）響應），從營運（yùn）狀態的結構中獲取並（bìng）處（chù）理數據，目的是為了診（zhěn）斷結構中是否有損傷發生，判斷損傷（shāng）的位置，估計損傷的程度以及損傷（shāng）對結構將（jiāng）要造成的後果。通過對橋梁（liáng）結構狀（zhuàng）態（tài）的監測（cè）與評（píng）估，為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀（zhuàng）況嚴重（chóng）異常時觸發預警信號（hào），為橋梁維護、維修與管理決（jué）策提供依據（jù）和（hé）指導。
橋梁健康監測根據橋梁結（jié）構安全性、適用性和耐久性評估的需要和橋梁管理、決策部門的信息（xī）需求，並結合目前國內的（de）實際經濟條件及（jí）橋梁現場監測（cè）條件，確定橋梁結（jié）構（gòu）監測係統中實施的監測項（xiàng）目，以實用性、可靠性為基礎，在一（yī）定程度上（shàng）兼（jiān）顧其先進性，並考慮到費用（yòng）一效益（cost- benefit）的關係，確定各（gè）監測項目。
2 傳統橋梁（liáng）檢測方法（fǎ）
傳（chuán）統橋梁檢測技（jì）術是通過人（rén）工目測檢查或借助於（yú）便攜式（shì）儀器（qì）測量得（dé）到的（de）信息對橋（qiáo）梁結構的安全（quán）狀態進行評估。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（gōng）橋（qiáo）梁檢查方法在實際應用中有很（hěn）大的局（jú）限性。傳（chuán）統檢測（cè）方式的不足之處主要表現（xiàn）在：
1）需要大量人力、物力並有諸多（duō）檢查盲點，這對現代大型橋梁尤（yóu）其突出。
2）主觀性（xìng）強（qiáng），難於量化。經過半個多世紀（jì）的（de）發展，雖然現代斜拉橋的分析設計與（yǔ）施工技術已日趨完善，但對某些響（xiǎng）應現象，尤（yóu）其是損傷的發展過程，尚處於經驗積累中（zhōng），因此定量化的描述是很重要的。
3）缺少整體（tǐ）性。人工檢查以單一構件為對（duì）象，隻能提供局部的檢測和診斷信息，而不能提供整體（tǐ）全麵的結構健康檢測和評估信息。
4）影響正（zhèng）常交通運行。對於較大型的橋梁通常需要搭設觀察平台或用觀測車輛，無可避免需（xū）要實施交通控製。
5）周期長（zhǎng），時效性差。大型橋梁的檢查周期（qī）可（kě）達數年。在有重大事故或嚴重自然災害（hài）的情況下，不能向決策者（zhě）和公眾提供即時信息。
從上可知，人工橋梁（liáng）檢查程序和設施，無法直接（jiē）和有效地應用於大型橋梁（liáng）的檢（jiǎn）測上。因此有必要建立一個針（zhēn）對大橋的（de）結構健康監測係統，用（yòng）於監測和評估大橋在運營期間結構的安全（quán）性（xìng）、耐久性和使用性（xìng）等。
3 光纖光柵技術（shù）應用於橋梁監測
光纖光柵是 20 世（shì）紀 90 年代以（yǐ）來國際上新興的（de）一種在光纖通信（xìn）、光纖（xiān）傳感等光電子處理領域有著廣泛應用前景的基礎性光纖器件。光（guāng）纖光柵是以光纖為基本材料，通過激光加工形成（chéng）的一種特殊器件，能夠對滿足布拉格條件的（de）光進行反射，在（zài）實際工程中，要檢測的點如果受到（dào）應變（biàn）、溫度、壓力、位移和加速（sù）度等變化，波長（zhǎng）就會（huì）改變，這樣通過檢測波長的變化就可以檢測出此點的應力狀況。進而可以判斷出被檢測物體的安全狀況。
同傳統的電傳感器相比（bǐ），光纖光柵傳（chuán）感器具有（yǒu）以下優勢：
1）多個相同或不（bú）同類型的傳（chuán）感器可（kě）以串接複用在（zài）一（yī）根光纖上，係統集成度高；
2）單根光纖上串接的傳感器間隔可（kě）以（yǐ）是幾（jǐ）厘米或幾十公裏，直接（jiē）實現遠程傳輸測量精度和分辨率高；
3）傳感器（qì）的零偏值不漂移，屬於絕（jué）對量測量，長期工（gōng）作性能穩定；
4）環境適應性好，可長期用於高溫、高濕及存在（zài）化學侵蝕等的惡劣環（huán）境（jìng）；
5）重量輕，體積小， 安裝使用方便；
6）以光信（xìn）號中（zhōng）心波長值表征被測量，不受光強波動及傳輸光纖彎（wān）曲損耗等影響。
傳感器串接鏈具有自愈合功能：正常工作時，隻需將傳感串接鏈的（de）首端或（huò）尾端接到光纖光柵傳感網（wǎng）絡分析儀即可實現所有傳感器信號的同時檢測；一旦施工中的意外情況或其他災（zāi）害導致傳（chuán）感（gǎn）器（qì）串（chuàn）接鏈斷損， 則可以將傳感鏈的（de）另一端也接到（dào）光纖光柵傳感網絡分析儀，此時（shí）以斷點為界，左右兩側所（suǒ）有的傳（chuán）感器分別通過串接鏈的首（shǒu）端和尾端（duān）連接到光纖光柵傳感網絡分析儀進行檢測，實現（xiàn）自愈合。
基於光纖光（guāng）柵傳感係統的橋（qiáo）梁健康監測（cè）係統是（shì）一個以橋梁（liáng）結構為平台，應用新型光纖光柵傳感技術，對橋梁上（shàng）關鍵部位的結構變形、環境溫度分布、地下水位、結構振（zhèn）動等多項參數進行實時監測的綜合監測 係統，它能夠實（shí）時監（jiān）測橋梁在各種環境、荷載等因素作用下的結構響應，並能有效地提供橋梁養護管理的科學依據（jù），顯著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大限度地（dì）確保橋梁安全（quán）運營，預診斷橋梁病（bìng）害和延長橋梁使用壽命（mìng）。該係統具（jù）有如下特（tè）點：
1）準分布式全光測（cè）量及傳輸。
光纖光柵傳感器（qì）本身為無源器件，傳感（gǎn）信號的感測及傳送均為光信（xìn）號，因而監測現場沒有電子設備，不受電（diàn）磁幹擾，無需做雷擊防護。
2）測（cè）試精度高且具有準確的測點空間定位能力。
光纖光柵傳感器（qì）結（jié）構小巧且布設距（jù）離沒有限製，可以準（zhǔn）確定（dìng）位各測點的空（kōng）間位置。實時性好，係統中所有監測點的同步數據采集頻（pín）率可在（zài）毫秒級到秒級設定（dìng）。
3）係統安裝及長期（qī）使用過程中無需定標。
光纖光柵本質穩定，不存在零（líng）點（diǎn）漂移。由於光纖光柵采用光中（zhōng）心波長表征物理量測量值，屬於數字量，光源的老化衰減及傳輸光纖布設、使用過程中由於彎（wān）曲、擾動而引入的光信號衰減不影響測量精度。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（chuán）感（gǎn）器和傳輸線路均為石英光（guāng）纖，可在惡劣溫（wēn）濕度環境保持數十（shí）年工（gōng）作壽命。
4 結語
橋（qiáo）梁結構健康監測不隻是傳統的橋梁（liáng）檢（jiǎn）測技術（shù）的簡單改（gǎi）進，而是運用（yòng）現代傳感與通信技術，實時（shí）監測橋梁（liáng）運營階段（duàn）在各種環境條件下的結構響應與行為，獲取（qǔ）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（kào）性，為橋梁的管理與維護（hù）決策提供科學依據（jù）。同時，橋梁結構（gòu）健（jiàn）康監測對於驗證與（yǔ）改進結構設計理論與方法、開發與實現各種結構控製技術以及深入研究大型橋梁結構的未知問題具有重要（yào）意義（yì）。因此，健康監測為橋梁（liáng）工（gōng）程的（de）發展（zhǎn）開辟了新的空間。