(1) 掌握GPS监测系统 (2) 掌握实验模态分析法 桥梁健康监测技术 (3) 掌握结构损伤检测定位技 术
桥梁健康监测系统 (1) 了解设计准则和测点布置 的设计 (2) 了解监测项目

桥梁工程中，大型桥梁的健康状态直接影 响桥梁的使用运营。大型桥梁的健康监测 能够适时的了解桥梁的运营状况，及时发 现桥梁病害，确定桥梁损伤是否发生并定 性和定量地确定其发生部位及损伤程度， 同时桥梁的健康监测能够验证桥梁设计理 论及计算假定的正误，并对桥梁的研究与 发展提供实践依据。通过本章学习，了解 桥梁健康监测系统的基本组成，掌握桥梁 健康监测系统内容及所使用的仪器设备， 了解桥梁健康监测系统设计的内容。
桥梁健康监测系统的基本组成及其工作流程图
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（1）环境监测(包括温度、湿度、有害气体等)。主要目标在 于监测桥梁所处的物理化学环境，从而为随后的桥梁耐久 性评估提供原始数据。 所使用的传感器有： ①电阻式温度计—记录温度、温差时程历史； ②湿度计—记录环境的湿度； ③酸性气体监测仪—监测桥梁周围空气中的CO，CO2，SO 和CL-的浓度； ④酸碱度(PH值)传感器—测量桥梁周围水体中的PH值； ⑤钢筋锈蚀监测装置—监测钢筋、钢材锈蚀前后的电位变 化，准确预测锈蚀的发生、发展情况。
结构损伤检测定位技术
模式识别法 模型修正法 人工神经网络法 遗传算法

13.3 桥梁健康监测系统的设计
监测系统设计准则和测点布置 （1）监测系统的设计应首先考虑建立该系统的目的 和功能。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的 目的可以是桥梁监控与评估，或是设计的验证， 甚至是以研究发展为目的。因此，一旦系统的目 的和功能确定，系统的监测项目也就能确定。 （2）系统投资额的限度。监测系统中各监测项目的 规模以及所采用的传感器和通信设备等的确定都 需要考虑整个项目投资额的限度，必须对设计方 案做成本—效益分析，再根据目的、功能要求和 成本—效益分析将监测项目和测点数设计到所需 范围之内。
13.1 桥梁健康监测概论
概 念
通过先进的监测系统对桥梁结构的工作状态和整体行为进 行实时监控，对结构的损伤位置和程度进行诊断，对桥梁 的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估， 为大桥在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常 时触发预警信号，为桥梁的维修、养护与管理决策提供科 学的依据和指导。
意义和作用
（1）评估和预警 （2）设计验证 （3）研究与发展
基本组成 （1）传感系统。由传感器、二次仪表及高可靠性的 工控机等部分组成。 （2）信号采集与处理系统。实现多种信息源、不同 物理信号的采集与预处理，并根据系统功能要求 对数据进行分解、变换以获取所需要的参数，以 一定的形式存储起来。 （3）通信系统。将处理过的数据传输到监控中心。 （4）监控中心。利用可实现诊断功能的各种软硬件 对接收到的数据进行诊断，包括结构是否受到损 伤以及损伤位置、损伤程度等。
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（3）几何监测。监测桥梁各部位的静态位置、动态位置、 沉降、倾斜、线形变化、位移等。 所使用的传感器有：位移计、倾角仪、GPS、电子测距器、 数字照像机等。 （4）结构的静动力反应。监测桥梁的位移、转角、应变应 力、索力、动力反应(频率模态)等。 所使用的传感器有： ①应变仪—记录桥梁静动力应变应力，连接数字处理后可 得构件疲劳应力循环谱； ②测力计(力环、磁弹性仪、剪力销)—记录主缆、锚杆、吊 杆的张拉历史； ③加速度计—记录结构各部位的反应加速度、连接数据处 理后可得结构的模态参数。 （5）非结构部件及辅助设施。支座、振动控制设施等。
13.2 健康监测技术

GPS监测系统 1.基本概念 2.位移监测原理
13.2 健康监测技术

GPS监测系统 3.技术特点
（1）GPS监测站之间勿需通视，可以实现不同测点 间的同步观测； （2）GPS观测工作可以在任何地点，任何时间连续 地进行，受外界大气影响小； （3）GPS测定位移自动化程度高。 （4）GPS定位速度快、精度高。
桥梁健康监测系统监测内容及使用的传感器
（2）荷载。包括风、地震、温度、交通荷载等。 所使用的传感器有: ①风速仪—记录风向、风速进程历史，连接数据处 理系统后可得风功率谱； ②温度计—记录温度、温度差时程历史； ③动态地秤—记录交通荷载流时程历史，连接数据 处理后可得交通荷载谱； ④强震仪—记录地震作用； ⑤摄像机—记录车流情况和交通事故。
振动 GPS 速度 加速度传感 计 器
青马大桥 汀九桥 汲水门桥 明石桥 铜陵大桥 润扬长江大 桥 东海跨海 大桥 南京长江大 桥 上海长江大 桥
6 7 2 9 26 1 1 5
ห้องสมุดไป่ตู้
6 6 6 -
15 5 2 2 15 5 16
12 -
17 45 2 10 20 53 15 28 15
监测项目
监测项目包括3个方面内容：工作环境监测、 结构状态监测、结构响应行为监测 1．风力效应监测 2．桥梁结构温度场监测 3．交通荷载效应监测 4．铁路荷载效应监测 5．大桥主缆索的索力监测 6．大桥主要构件的应力监测

表13-1 国内外大型桥梁健康监测系统传感器布置表
健康监测传感器 环境 桥梁名称 风速 仪 温 度 传 感器
115 83 224 26 40 23 30 54
应变 动态 地坪 电阻 应变 计
118 88 46 8 72 9 50 107
位移 位移 水平 传感 仪 器
2 2 6 7 12 9 5 30 -
第13章 大型桥梁的健康监测
教学目标

了解桥梁健康监测系统的基本组成
掌握桥梁健康监测系统内容及所使用的仪 器设备 了解桥梁健康监测系统设计的内容。

教学要求
知识要点 能力要求 相关知识 (1) 了解桥梁健康监测的概念、 意义以及作用 桥梁健康监测概论 (2) 了解桥梁健康监测系统的 基本组成 (3) 了解桥梁健康监测的内容
13.4 润扬长江大桥健康监测实例

润扬长江大桥是由悬索桥和斜拉桥组合而 成的特大型缆索支承型桥梁（如图13.3）。 其中，斜拉桥为三跨(176m+406m+176m)双 塔双索面型钢箱梁桥，悬索桥为单跨双铰 简支钢箱梁桥，主跨1590m，为中国第一， 世界第三。