淺析橋梁健康監測系統建設環節的控制

摘 要：隨著人們對橋梁健康監測重視程度的加強，建設科學高效的橋梁健康監測系統逐漸成為一個研究熱點。文章針對橋梁健康監測系統各環節的控制進行了初步探討，對于提高橋梁安全性具有十分重要的作用。

關鍵詞：橋梁安全；健康監測系統；建設環節

前言

在交通運輸體系中，橋梁是一種十分重要的基礎設施，對交通事業的發展具有十分重要的作用。隨著不斷提高的經濟水平及日益加快的城市化進程，跨江、跨河及跨海橋梁都得到前所未有的發展，在橋梁結構上不僅分為傳統的拱橋、剛架橋等，還有不同結構的組合及特大型橋梁，其健康狀態對于促進經濟發展及交通安全都發揮了十分重要的作用。

1 橋梁健康監測系統

橋梁坍塌等安全事故近年來在國內外不斷出現，使橋梁健康監測技術逐漸成為一個備受關注的研究熱點，因此，橋梁健康監測信息管理系統的建設也逐漸開展起來。在系統建設時，應加強控制選擇監測設備、設施及其分布的具體位置，對信息傳輸手段的監測，選擇橋梁損傷的識別模型，研發軟件策略等環節，使橋梁健康監測信息管理系統充分發揮應有的作用。設計監測系統應從建設目的及系統功能方面重點著手，而針對特定橋梁就是對其監控評估或驗證設計。確定了系統的建設目的，就相應確定了系統監測項目。此外，確定監測系統中傳感與通信設備及各監測項目規模等應對其投資限度進行充分考慮。所以在監測系統設計過程中應分析好系統方案，進而才能建設完成科學高效的監測系統。

2 選擇監測設備、設施及控制好有關設備的分布位置

在橋梁設計上，不論橋梁結構簡單或復雜，都存在受環境及荷載等因素影響而導致一些關鍵部位發生形變或損傷，這些環節應在橋梁健康監測過程中加以關注。橋墩、主梁等在橋梁結構中屬關鍵部位，也容易受環境和荷載因素的影響而導致橋梁要害部位產生損傷。復雜組合型及特大型橋梁主要采用鋼筋、混凝土等材料施工建設，非常容易受到環境因素的影響。但對于橋梁是否需健康監測系統進行確定的標準并不只是結構復雜度、橋梁建設規模及建筑材料等，還應與其重要性、所處位置及人文環境等因素相結合，才能科學合理地控制好橋梁健康監測系統建設中監測設備選型及部署位置。

2.1 選擇監測設備及設施

應按照監測具體要求，結合橋梁結構特點及監測部位選擇橋梁健康監測設備，對于主橋塔、橋墩等監測相對位移量關鍵部位應選擇雙頻GPS等較高精度的監測設備，其他部位可選擇與橋梁結構特點相適應，安裝便捷及利于數據傳輸的傳感設備。傳感器設備應根據監測的荷載類型進行選擇，而監測永久、可變及偶然荷載的手段，監測設備的選擇應根據橋梁設計單位意見進行。建設單位對性價比因素也具有較高的關注度，橋梁健康的監測設備和設施更新速度較快，在設備類型的選擇上有較大余地。在基于觀測精度、設備穩定運行的情況下，應重點關注安裝及數據傳輸的便捷，選擇具有較高性價比的監測設備，通常要盡可能選用國產產品。

2.2 監測設備及設施的分布位置

不同橋梁結構及設計荷載對于監測設備、設施的分布位置具有決定性作用，在實際中橋梁結構具有比較復雜的荷載，監測設備、設施在選擇分布位置時，應確保監測到重要結構部位及損害橋梁較大的荷載?；诖嗽賹】当O測系統造價、密度分配到非重點部位等進行綜合考慮，以達到較低的成本。

3 信息傳輸手段的監測

監測數據在一般情況下數模轉換都已完成，但控制中心是橋梁健康監測系統的管理主體，因此應及時將監測數據向控制中心傳送以進行系統管理，才能實現監測預警及妥善處置的效果。基于對數據傳送安全的保證，應采取專用光纖或無線網橋的傳輸方式，并綜合考慮建設成本。盡管專用光纖安全性相對較高，也能夠保證數據傳輸速度與質量，但十分容易受到傳輸距離、施工條件等因素影響。而數據采用無線網橋形式傳輸，微波通道不能在控制中心附近影響，具備接收塔站的建立條件。數據傳送方式的選擇，應對上述因素的影響程度進行綜合考慮，并統籌分析建設經費投入，結合不同場地情況采取適宜的傳輸方式。通常應選擇專用光纖傳送城市內橋梁的健康監測數據，不僅具有較短的傳送距離，相對也具有良好的施工條件。還能聯合專業通信單位，對專用數據傳送光纖采用租借形式進行配置。使建設成本明顯降低，建設周期有效縮短。針對傳送城市外圍區域橋梁的健康監測數據，由于相對建筑物不夠密集，具有良好的微波通道，適宜采用無線網橋形式傳輸，并使建設費用明顯降低。

4 選擇橋梁損傷識別模型

結構整體性評估方法主要可以分為模式識別、系統識別及神經網絡三大類方法，結構模態參數通常被用于結構指紋特征，也是識別系統的方法和輸入神經網絡的主要信息，在各自檢傷能力方面也通過結構應變模態、應變曲率等評估方法進行顯示。雖然一些整體性評估技術已成功應用于簡單結構，但在復雜結構中應用還有待于提高可靠性。其原因主要是受結構與環境因素所影響，不完備的測量信息，達不到足夠的測量精度，橋梁結構具有較大贅余度且對結構局部損傷的測量信號敏感性不夠。橋梁健康監測主要是利用監測評估橋梁結構狀態，使橋梁在突發異常時預警信號被觸發，提高橋梁使用安全性。在大型橋梁健康監測方面，不同于傳統檢測技術，不只是需要測試達到大容量信息的快速采集與通訊，也要實時監控橋梁結構整體及智能化評估結構狀態。目前橋梁普遍具有復雜的結構，只依靠單一模型難以評估橋梁狀態。為此，橋梁監測系統目的對于選擇橋梁損傷識別模型具有決定性作用，在目的明確的前提下，對橋梁損傷識別模型進行綜合分析，才能提高所選模型的合理可靠性。

5 研發系統軟件策略

評估橋梁健康狀況離不開采集數據，為此，在研發系統軟件過程中，一是建立數據處理平臺，使采集數據更為便捷；二是在研發橋梁健康監測管理系統過程中，科學合理地應用分析評估模型。

6 結束語

總之，橋梁健康監測系統的建設要實現科學高效，應有效控制上述建設環節。很多因素及環節都會在建設橋梁健康監測系統的過程中對其產生不同程度的影響，但若忽視控制這些環節，不僅將使建設經費和周期延長，也將影響到橋梁健康監測的目標。由此可見，橋梁健康監測系統對于提高橋梁安全性具有十分重要的作用。

參考文獻

[1]張亞運，錢國明.基于云平臺的橋梁健康監測系統在工程中的應用[J].電腦知識與技術，2015，18.

[2]張澤民.橋梁健康監測系統探析[J].山西建筑，2014，5.

[3]孫洪水.橋梁健康監測系統及其應用[J].交通世界，2014，11.

[4]吐爾遜·托乎提.橋梁健康監測及發展趨勢探析[J].交通標準化，2014，7.

[5]何顯一.橋梁健康監測系統的構成[J].北方交通，2015，9.

[6]喬麗霞.動撓度與橋梁健康監測[J].低溫建筑技術，2015，10.

作者簡介：韓基剛（1982-），男，遼寧大連人，研究方向：大跨徑及中小跨徑橋梁健康或安全運營監測。