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1、第29卷第1期同济大学学报Vol.29No.12001年1月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITYJan.2001大型桥梁健康监测概念与监测系统设计张启伟(同济大学桥梁工程系,上海200092)摘要:大型桥梁健康监测力求对结构整体行为的实时监控和对结构状态的智能化评估,同时,对大跨度桥梁设计理论与力学模型的验证以及对结构和结构环境中未知或不确定性问题的调查与研究也正融入桥梁健康监测的内涵.据此首先简要地总结10多年来桥梁健康监测的研究状况,然后较系统地阐述桥梁结构健康监测的新概念,并从桥梁工程发展的角度探讨大型桥梁监测系统设计的有关问题,以期为监测系统的开
2、发提供借鉴.关键词:健康监测;监测系统;监测项目;桥梁中图分类号:U446文献标识码:A文章编号:0253-374X(2001)01-0065-05ConceptionofLong-spanBridgeHealthMonitoringandMonitoringSystemDesignZHANGQi-wei(DepartmentofBridgeEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Aprimaryobjectiveoflong-spanbridgehealthmonitoringistoob
3、taintheinformationonbridgeconditionthroughonlinemonitoringofthestructuralperformance.Also,healthmonitoringhelpstoverifythedesignapproachesandtovalidatetheanalyticalmodelsofbridgestructures.Inaddition,theunknownissuesandtheuncertaintiesinvolvedinthestructuralmechanicsandtheenvironmentalc
4、onditionofalong-spanbridgemaybestudiedthroughhealthmonitoring.Inthispaper,afterabriefoverviewofthedevelopmentofbridgehealthmonitoring,theconnotationofbridgehealthmonitoringispointedoutinanextendedsense.Re-latedissuesonthedesignofmonitoringsystem,includingtheprinciplesofsystemdesignandth
5、emonitoringitemsforlong-spanbridgesarediscussed.Keywords:healthmonitoring;monitoringsystem;systemdesign;long-spanbridges20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索,而且反映了人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力.近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大跨度桥梁的发展;同时,随着人们对大型重要[1]桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注,桥梁健康监测的
6、研究与监测系统的开发应运而生.由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息,并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题,因此桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵.本文结合近10年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展,较系统地阐述了桥梁健康监测的内涵,并由此探讨监测系统设计的有关问题.收稿日期:2000-03-10资金项目:国家自然科学基金资助项目(59878037)作者简介:张启伟(1966-),男,江苏南通人,副教授,工学博士.66同济大学学报第29卷1桥
7、梁健康监测系统与理论发展简况1.1监测系统80年代中后期开始各种规模的桥梁健康监测系统的建立.例如,英国在总长522m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上布设传感器,监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应,同时监测环境风和结构温度场.该系统是最早安装的较为完整的监测系统之一,它实现了实时监测、实[2]时分析和数据网络共享.建立健康监测系统的典型桥梁还有挪威的Skarnsundet斜拉桥(主跨530m)、[3]美国主跨440m的SunshineSkywayBridge斜拉桥、丹麦主跨1624m的GreatBeltEast悬索桥
