近年來，橋梁跨度不斷有新的突（tū）破，結構形式也日趨複雜，這都是因為橋梁設計理論和施工技術的不斷進步。鑒於橋梁的特殊性與複雜性（xìng），設置先進（jìn）、可（kě）靠的綜合健（jiàn）康（kāng）狀態（tài）實時監測係統（tǒng），對出現的安全隱患能夠快速反應，通過提供所需（xū）要（yào）的早期危險報警和損傷評（píng）估來（lái）保證（zhèng）橋（qiáo）梁的安（ān）全，增強橋梁的（de）生存能力，從而達到從探測、報警、聯動控製直至消除安全隱患的全方位一體化具有重要意義。
一、橋梁健康監測（cè）的概念
橋梁健康（kāng）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（hé）無損（sǔn）檢測（NDT）和結構特性分（fèn）析（包括結構響應），從營運狀態的結構中獲取並處理數據，目的是為了診斷結構中是（shì）否有損傷發生，判斷損傷的位（wèi）置，估計損傷（shāng）的程度以及損傷對結構（gòu）將要造成的後果。通過（guò）對橋梁結構（gòu）狀態的監測與評估（gū），為（wéi）橋梁在特殊氣候、交通條（tiáo）件下或橋（qiáo）梁運營狀況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（jù）和指導。橋（qiáo）梁健（jiàn）康監測根據橋梁結構安全（quán）性、適用性和耐久性評估的需要和橋梁管理、決策部門的信（xìn）息需求，並結合目前國內的實際經濟（jì）條件及橋（qiáo）梁（liáng）現場監測條件，確定橋（qiáo）梁結構監測係統中實施的監測（cè）項目，以實用性、可靠性為基礎，在一定程度（dù）上兼顧其先進性，並（bìng）考（kǎo）慮到費用（yòng）一效益（yì）cost~benefit）的關係，確定各監（jiān）測項目。
二、傳統橋梁檢（jiǎn）測方法
傳（chuán）統橋梁檢測技術是（shì）通過人工（gōng）目測檢查（chá）或借助於便攜式儀器測量得到的信息對橋梁結構的安全狀態進行評估。人工橋梁檢查分為經常檢查、定期（qī）檢查和特殊檢查。但是人工橋（qiáo）梁檢查方法（fǎ）在實際應用中有（yǒu）很（hěn）大的局限性。傳統檢測（cè）方式的不足之處主要表現在：
1）需要大量人力、物力並有諸多檢查盲點，這對現代大型橋梁尤其突出。
2）主觀性強，難於量化。經過半個多世紀的發展，雖然現代斜拉橋的分析設計與施工技術已日趨完善，但對某些響應（yīng）現（xiàn）象，尤其（qí）是損傷的發展過程，尚處於經（jīng）驗積累中，因此定量化（huà）的（de）描述是很重要的。
3）缺少整（zhěng）體性（xìng）。人工檢查以單一構件為對象，隻能提供局部的檢測和（hé）診斷信息，而不能提供整體全麵（miàn）的結構健康檢測和評（píng）估信（xìn）息。
4）影響正常交通運行。對於較大型的橋（qiáo）梁通常需要搭設觀察平台（tái）或用觀（guān）測車輛，無可避免需要實施交通控製。
5）周期長，時效性差。大型橋梁的（de）檢查周期（qī）可達數年。在（zài）有重大事故或嚴重（chóng）自然（rán）災害的情況下，不（bú）能向決策者和公眾提供即時信息。從上可知，人工橋梁檢查程序和設（shè）施，無法直接和有效地應用於大型橋梁的檢測上。因此有必要建立一個針對大橋的結構健康監測係統，用於監測（cè）和評估大橋在運營期間結構的安全性、耐久性和使用性等。
三（sān）、光纖光柵技術應（yīng）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件。光纖光柵（shān）是以光（guāng）纖為基本材料，通過激光加工形成的一（yī）種特殊（shū）器件，能夠（gòu）對滿足布拉格條件的光進行反射（shè），在實際（jì）工程中，要檢測的點如果（guǒ）受到應變（biàn）、溫度（dù）、壓（yā）力、位移和加速度等變化，波長就會改變，這樣通過（guò）檢測（cè）波長（zhǎng）的變（biàn）化就可以檢測出此點的應力狀況。進而可以判斷出被（bèi）檢測物體的安全狀（zhuàng）況。
同（tóng）傳統的電傳感器相比，光纖（xiān）光柵傳感器具有以下優勢：
1）多個相同或不同類型的傳感器可以串接複用在（zài）一根光纖上，係統集成度高；
2）單（dān）根（gēn）光纖上串接的傳感器間隔（gé）可以是幾厘米或幾十公裏（lǐ），直接實現遠程傳輸測（cè）量精度和分辨率高；
3）傳感器的零偏值不漂移，屬（shǔ）於絕對量測量，長期工作性能穩定；
4）環境適應性好，可長期用於高溫、高濕及存在化學侵蝕等的惡劣環境；
5）重量輕，體積小，安裝（zhuāng）使用方便；
6）以光（guāng）信號（hào）中心波長值表征被測量，不受光強波（bō）動及傳輸光（guāng）纖（xiān）彎曲（qǔ）損耗等影響。
傳感器串接鏈具有自愈合功能（néng）：正（zhèng）常工作時，隻需將傳感串接（jiē）鏈的（de）首端或尾端接到光纖光柵傳感網絡分析儀即可實現所有傳感器信號的同時檢測（cè）；一旦施（shī）工中的意外（wài）情況或其（qí）他災害導致傳感器串接鏈斷損，則可以將傳感鏈的另一端（duān）也接到光纖（xiān）光柵傳感網絡分析儀，此時以斷點為界，左右（yòu）兩側所有的（de）傳感器分別通過串接鏈的首端和尾端連（lián）接到光纖光柵傳感網絡分析（xī）儀進行檢測，實現自愈合。
基於光纖光柵傳感係統的橋梁（liáng）健康監測係統是一個以橋梁（liáng）結構為平台，應用新型光纖光柵（shān）傳感技術，對橋梁上關鍵部位的結構變形、環境溫度分布（bù）、地下水位、結構振動等多項參數進行實（shí）時監測的綜合監測係統（tǒng），它能夠實時監測橋梁在各種（zhǒng）環境（jìng）、荷載等因素作用（yòng）下的結構響應（yīng），並能有效地提供橋梁養護管理的科學依據，顯（xiǎn）著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大（dà）限度地確保（bǎo）橋梁安全運營，預診斷（duàn）橋梁病害（hài）和延長橋梁使用壽命。該係統具有如下特點：
1）準（zhǔn）分布（bù）式全光（guāng）測量（liàng）及傳輸。光纖光柵傳感器本身為無源器件（jiàn），傳感信號（hào）的感測及傳送均為光信號，因（yīn）而監測現場沒有電子設備，不受電（diàn）磁（cí）幹擾，無需做雷擊防護（hù）。
2）測試精度（dù）高（gāo）且具有準確的測點空（kōng）間定位能力。光纖光柵傳感器結構小巧且布設距離沒有限製，可（kě）以準（zhǔn）確定位各測點的空間位置。實時性好（hǎo），係（xì）統（tǒng）中所（suǒ）有監測（cè）點的（de）同步數據采（cǎi）集頻率可（kě）在（zài）毫秒級到秒級設定（dìng）
3）係統安裝及長期使用（yòng）過程中無需定（dìng）標。光纖光柵本質穩定，不存在零點漂移。由（yóu）於光纖光柵采用光中心波長表征物理（lǐ）量測量值，屬於數字（zì）量，光源的老化衰減及傳輸光（guāng）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（jīng）度。光纖傳感分析儀無可動部件，長（zhǎng）期使用無需標定。
4）高可靠性（xìng）。光纖傳感（gǎn）器和傳（chuán）輸線（xiàn）路均為石英光纖，可在惡劣溫濕度環境保持數十年工作壽（shòu）命。
四、結語
橋梁結構健康監測不隻是傳統的橋梁檢測技術的簡單改（gǎi）進，而是運用現代傳感與通信技術，實（shí）時監測橋梁運（yùn）營階段在各種環（huán）境條件下的結構響應（yīng）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（jié）構的可靠性，為橋梁的管理與維護決策提供科學依（yī）據。同時，橋梁結構健康監測（cè）對（duì）於驗證與改進結構設計理論（lùn）與方法、開發與（yǔ）實現各（gè）種結構控製技術以及深入研究大（dà）型橋梁結構的未知問題具有重要（yào）意義。
