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　　橋梁結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中,不可避免的會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件老化,并且還可能遭受各種自然或人為災(zāi)害的破壞,造成結(jié)構(gòu)承載力降低,甚至失效；而且,對(duì)于大型橋梁而言,由于其使用功能的重要性,從它建成開(kāi)始就應(yīng)該對(duì)其是否能正常工作進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)。目前國(guó)內(nèi)外許多橋梁都存在不同程度的安全隱患。在國(guó)內(nèi),由于質(zhì)量控制滯后于橋梁的建設(shè)速度,致使橋梁倒塌事故逐年增加。因而,橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況一直是政府有關(guān)部門和公眾特別關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　如果能在災(zāi)難來(lái)臨之前進(jìn)行預(yù)測(cè),對(duì)橋梁的疲勞損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè),從而對(duì)橋梁的健康狀況給出評(píng)估,那就會(huì)大大減少這些慘劇的發(fā)生。橋梁健康監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用正是在此基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的。
　　1、舊式監(jiān)測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)
　　目前國(guó)內(nèi)對(duì)橋梁檢測(cè)都是在設(shè)計(jì)、施工完成交付使用前，或者發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)特殊情況(如結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、變形過(guò)大、重載或超重車輛反復(fù)過(guò)橋、環(huán)境惡劣影響等)的時(shí)候，方對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，采用的方法一般以人工方法為主，即在梁體的受力及變形關(guān)鍵部位上，外貼應(yīng)變片或安裝變形儀。通過(guò)實(shí)測(cè)特征值與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比，確定橋梁強(qiáng)度和剛度安全儲(chǔ)備系數(shù)，并評(píng)估橋梁現(xiàn)有的承載能力。這種方法局限性較大，不僅需要專門訓(xùn)練的有資格能力的工程師，而且所取得的檢測(cè)結(jié)果仍然不能滿足橋梁所有的安全需要，而且還浪費(fèi)了大量的人力和物力。
　　橋梁在使用過(guò)程中，荷載的變化、環(huán)境等因素隨機(jī)性非常大，而且也非常復(fù)雜，所以最不利荷載的影響，并不一定與人工檢測(cè)的定位定點(diǎn)相吻合；由于施工質(zhì)量、安裝等因素的影響，與原始設(shè)計(jì)參數(shù)勢(shì)必存在著一定的誤差；另外橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中超載、震動(dòng)、溫度等因素的影響及橋梁自身的變形，從而在使用過(guò)程中最不利荷載對(duì)橋梁產(chǎn)生的效應(yīng)，采用人工定時(shí)檢測(cè)手段是無(wú)法測(cè)出的，也不能用簡(jiǎn)單幾組檢測(cè)數(shù)據(jù)建立一個(gè)由最不利荷載引起橋梁出現(xiàn)極大值的數(shù)學(xué)模型，分析橋梁設(shè)計(jì)、施工的整體質(zhì)量和橋梁運(yùn)營(yíng)中的承載能力，這種橋梁狀態(tài)評(píng)估方法顯然具有相當(dāng)程度的簡(jiǎn)單化。
　　2、應(yīng)用情況
　　隨著光纖技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)的日漸成熟，橋梁健康監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)從研發(fā)階段走向應(yīng)用階段。目前，國(guó)內(nèi)一些大中城市如香港、上海、杭州、南京、武漢、重慶等在一些跨江(河/海)大橋上使用了橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(見(jiàn)表2)，對(duì)保證人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全起到了重要的作用。

橋梁名稱	結(jié)構(gòu)類型	跨度(m)	橋梁名稱	結(jié)構(gòu)類型	跨度(m)
香港昂船洲橋	斜拉橋	1018	重慶菜園壩大橋	鋼箱系桿拱	102+420+88
香港西部通道	斜拉橋	210	錢江四橋	鋼管拱橋
香港汀九橋	斜拉橋	127+448+475+127	盧浦橋	全鋼拱橋	550
香港汲水門橋	斜拉橋	160+430+160	南寧橋	蝴蝶拱橋	300
香港青馬橋	懸索橋	455+1375+300	石板坡橋	連續(xù)剛構(gòu)	330
南京二橋	斜拉橋	628	江陰橋	懸索橋	1388
徐浦大橋	斜拉橋	590	虎門橋	懸索橋	888
大佛寺橋	斜拉橋	198+450+198	陽(yáng)邏橋	懸索橋	1280
南京三橋	斜拉橋	257+648+257	潤(rùn)揚(yáng)橋	斜拉橋/懸索橋	406/1490
杭州灣跨海橋	斜拉橋	448	清河橋	斜拉橋	108+66+36
蕪湖橋	斜拉橋	180+312+180

　　3、主要功能
　　橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、龐大的、綜合的技術(shù)性系統(tǒng),它包括橋梁關(guān)鍵部位的關(guān)鍵參量測(cè)量、測(cè)試數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、指令與數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理、結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的評(píng)價(jià)與預(yù)警等。通過(guò)其在橋梁運(yùn)營(yíng)中所獲得的結(jié)構(gòu)及環(huán)境信息,不僅為橋梁維護(hù)、維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo),還為橋梁的理論研究與試驗(yàn)、提供最真實(shí)的信息,獲得的橋梁結(jié)構(gòu)全面的靜、動(dòng)力特性,加深對(duì)橋梁在各種交通條件和自然環(huán)境下的真實(shí)行為的研究。橋梁監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展,不僅對(duì)橋梁建設(shè)、管理具有現(xiàn)實(shí)意義,更將可能對(duì)橋梁研究與設(shè)計(jì)、特別是將來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁“虛擬設(shè)計(jì)”具有重要的意義。
　　從目前已建立的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成、監(jiān)測(cè)方法以及實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看，這些橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下一些共同特點(diǎn)：
　　(1)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成，硬件系統(tǒng)一般由傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)構(gòu)成，軟件系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的識(shí)別和安全性評(píng)估；
　　(2)通過(guò)布設(shè)在橋梁上的傳感器獲取反映橋梁結(jié)構(gòu)行為的記錄，并且重視對(duì)橋梁環(huán)境條件如溫度、風(fēng)、交通荷載等的監(jiān)測(cè)；
　　(3)由于測(cè)試技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的信息更加準(zhǔn)確與完備，并且可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大容量和網(wǎng)絡(luò)化共享。
　　4、技術(shù)特點(diǎn)
　　橋梁健康監(jiān)測(cè)是對(duì)橋梁安全情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的新技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)的整體行為，對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置和程度進(jìn)行診斷，對(duì)橋梁的服役情況、可靠性、耐久性和承載能力進(jìn)行智能評(píng)估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào),為橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。
　　一般大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)以下幾方面進(jìn)行監(jiān)控：
　　(1)橋梁結(jié)構(gòu)在正常車輛荷載及風(fēng)載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和力學(xué)狀態(tài)。
　　(2)橋梁結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件(如地震、意外大風(fēng)或其它嚴(yán)重事故等)之后的損傷情況。
　　(3)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，主要是提供構(gòu)件疲勞狀況的真實(shí)情況。
　　(4)橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如支座)和附屬設(shè)施(如斜拉橋振動(dòng)控制裝置)的工作狀態(tài)。
　　(5)大橋所處的環(huán)境條件，如風(fēng)速、溫度、地面運(yùn)動(dòng)等。
　　5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)等幾部分組成，參見(jiàn)圖1。 　　數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析都是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，分析系統(tǒng)一旦監(jiān)測(cè)到參數(shù)超過(guò)閾值時(shí)，將根據(jù)參數(shù)類型進(jìn)行報(bào)警，可以預(yù)防災(zāi)難的發(fā)生。
　　6、國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀
　　根據(jù)調(diào)研，重慶理工大學(xué)胡順仁教授領(lǐng)導(dǎo)的科研攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，在“橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究”領(lǐng)域進(jìn)行了大量的開(kāi)創(chuàng)性研究工作，先后完成了重慶渝長(zhǎng)高速公路紅槽房公路橋、重慶大佛寺長(zhǎng)江大橋、重慶向家坡立交橋、重慶馬桑溪長(zhǎng)江大橋等不同類型的多座特大橋的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究，建成了國(guó)內(nèi)首座“橋梁安全遠(yuǎn)程集群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，在大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究領(lǐng)域奠定了堅(jiān)實(shí)的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。