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簡單介紹一下香港橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，以拋磚引玉。香港對監(jiān)測系統(tǒng)的稱呼為Wind and Structural Health Monitoring System，WASHMS，第一批建設了三座橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)，分別是青馬橋監(jiān)測系統(tǒng)（TMB-WASHMS）、汲水門橋監(jiān)測系統(tǒng)（LFC-WASHMS）和汀九橋監(jiān)測系統(tǒng)（TKB-WASHMS）。

圖1青馬控制區(qū)三座橋梁

圖2青馬橋傳感器布局圖

圖3汲水門橋傳感器布局圖

圖4汀九橋傳感器布局圖

建設這些WASHMS的目的有三個方面：（1）驗證橋梁設計假設和參數(shù)；（2）促使傳統(tǒng)橋梁養(yǎng)護（人工檢查為主）向基于傳感器的養(yǎng)護轉型；（3）建立橋梁長期的歷史數(shù)據(jù)庫，分析結構損傷，為今后設計新橋提供經驗參考，為結構設計手冊修編提供實際數(shù)據(jù)，同時為本地大學相關研究提供數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)監(jiān)測項目包括：（1）荷載方面，風荷載、溫度荷載、交通荷載和地震荷載。（2）結構特性，整體動力特性和靜力影響線。（3）結構響應監(jiān)測，纜索拉力、幾何形態(tài)、應力分布和疲勞壽命等。【我們在后來的實踐中監(jiān)測項目分成三類：荷載監(jiān)測、結構響應監(jiān)測和結構耐久性監(jiān)測】

監(jiān)測系統(tǒng)管理中心每年基于傳感器采集的數(shù)據(jù)進行大量的分析，并出監(jiān)測報告，本人見到一份青馬橋梁2003年年度監(jiān)測報告圖表部分就達144頁。由于篇幅關系，下面列舉兩個監(jiān)測項目及數(shù)據(jù)分析。

（1）風荷載監(jiān)測。香港處于沿海地區(qū)，臺風多發(fā)，橋梁風荷載監(jiān)測非常重要。在系統(tǒng)設計的時候選擇了兩種風速儀，塔頂用量程較大的雙向風速儀，橋面出用的是三向超聲風速儀。數(shù)據(jù)分析請見圖5，包括風速風向玫瑰圖、風功率譜、風攻擊角以及不同重現(xiàn)期最大風速（可與最大設計風速對比）。記得聽他們說過，經過幾次臺風監(jiān)測，青馬橋實測風攻擊角比設計取值小。

圖5青馬橋梁風荷載監(jiān)測設備

圖5-2

圖5-3

圖5-4

圖5-5

圖5-6

（2）動力響應監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。加速度監(jiān)測數(shù)據(jù)除了做些統(tǒng)計分析之外，主要用于結構模態(tài)分析，包括頻率和模態(tài)振型，基于動力參數(shù)的結構損傷識別分析曾經一度是監(jiān)測領域研究的熱點。

圖6青馬橋模態(tài)分析示意圖

結構健康監(jiān)測領域有人認為，有結構初始信息（又稱“原始指紋”），監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對于識別結構損傷效果要好。青馬橋通車之前做了靜力影響線側和結構動力特性脈動測試。

圖7青馬橋靜力影響線測試

圖7-2應變影響線測試

圖7-3位移影響線測試

經過青馬控制區(qū)三座大橋WASHMS建設及大量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，香港積累了很多橋梁監(jiān)測系統(tǒng)建設的經驗和教訓，這些經驗和教訓在昂船洲大橋結構健康監(jiān)測系統(tǒng)設計實施時都得到了充分的吸收。昂船洲大橋的監(jiān)測系統(tǒng)SCB-WASHMS無論從傳感器種類和數(shù)量、經費投入（據(jù)說超過了一億港元），還是系統(tǒng)結構層次劃分和數(shù)據(jù)分析等方面都達到了香港建設WASHMS的最高水平。單單該系統(tǒng)招標文件中的specification部分就多達300頁（不包括傳感器布點圖）。

圖8昂船洲大橋WASHMS傳感器布點圖

昂船洲大橋WASHMS系統(tǒng)包括是個子系統(tǒng)，分別是：

（a）傳感器子系統(tǒng)，Sensor System（SS）；

（b）數(shù)據(jù)采集及傳輸子系統(tǒng)，Data Acquisition andTransmission System（DATS）

（c）數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)Data Processing andControl System (DPCS);

（d）結構健康評估系統(tǒng)Structural HealthEvaluation System (SHES)

但是基于對該系統(tǒng)的整體理解，各個子系統(tǒng)承擔的不同功能，在后來的工程實踐中，我們認為結構健康監(jiān)測系統(tǒng)子系統(tǒng)如下劃分較為清晰合理：

（a）傳感器子系統(tǒng)，Sensor System（SS）；

（b）數(shù)據(jù)采集與控制傳輸子系統(tǒng)，Data Acquisition and ControlSystem（DACS）

（c）數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)，Data Transmission System（DTS）

（d）數(shù)據(jù)處理與展示子系統(tǒng)Data Processing and InterpretationSystem(DPIS);

（e）結構健康評估系統(tǒng)Structural HealthEvaluation System (SHES)

這里不再詳細展開論述，感興趣的可以參閱昂船洲大橋WASHMS相關資料。