桥梁监测的背景

在50，60年代的欧美等国家，那些前期随着经济的飞速发展而进行的基础建设开始出现种种问题，许多大型结构的损坏引发了严重的事故，许多科研人员开始研究能否在结构发生损坏之前向管理人员发出警报，使管理人员能够及时做出反应，从而减少相应的损失，于是健康监测系统就诞生了。
早期应用于桥梁的结构健康监测系统主要监测的是桥梁在使用过程中的力学特征。 之后经过多年的发展桥梁健康监测系统的监测项目日趋完善起来，能够达到更多的目标，例如:建立桥梁完整的健康记录，评估各个时期桥梁的健康状况，指导桥梁各个时期的养护重点，突发事件后的桥梁整体评估等等。在建立桥梁健康监测的过程中很多传感器都是在建桥时就开始预埋设到桥梁的各个部位中了，所以在桥梁建造施工过程中对施工也可以进行监测。桥梁的健康监测系统一般是首先利用一些传感器(包括光纤传感器、压电传感器、电磁伸缩材料制成的传感器、gps、静力水准仪，风速风向仪等)来读取桥梁各部分结构的温度、应力、位移变化风力、风向等参数，然后通过光纤等网络传输手段将这些数据传输到桥梁监控室的数据处理设备上，由专用的数据处理设备和处理方法来对信号进行处理和分析，经过处理和分析的数据由为这座桥梁专门设计制作的软件进行特殊计算、显示和存储，最终显示给用户的是一段时间内连续采集的各个数据。各方专家会同桥梁设计的部门也可以对某些数据设立警戒值，当某个数据超过了相应的警戒值那么系统会主动报警，提醒管理人员及时做出反应。大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境，在大桥设计阶段完全掌握和预测其力学特性和行为特性是非常困难的。因此，通过桥梁健康监测系统所获得的实际结构的动静力数据对检验大桥的理论模型和计算假定具有重要意义。目前在我国，结构健康监测主要运用于大型桥梁上，如:香港的青马大桥、汲水门大桥、昂船洲大桥、上海的徐浦大桥、东海大桥以及江苏的江阴大桥、润扬大桥等。以即将完成的香港昂船洲大桥为例，该桥是一条 1.6公里长的高架斜拉桥，主跨为1018米。昂船州大桥是在建的8号干线的重要组成部分，大桥的健康监测系统总共使用了1500多个监测设备，分布于全桥各个重点部位，全天候不间断地监测整座大桥，使昂船洲大桥在服役期限内得到最适当的养护和安全保障。桥梁健康监测系统的建立正日益受到各个管理单位的重视，对于一些未建立过桥梁健康监测系统的大型桥梁，其管理人员也在考虑为自己管理的桥梁增设这样一个保护伞，桥梁健康监测的优异性能正日益在各方面显现。展望未来，大型结构的健康监测系统将会从大型桥梁逐渐扩展到高层建筑、大型复杂结构、重要历史建筑的监测方面。大型结构健康监测系统在以后的基础建设中必将占有重要的地位，发挥其积极的作用。