橋梁監(jiān)測(cè)專項(xiàng)方案

摘要和關(guān)鍵詞【摘要】結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了總體介紹，能夠初步了解橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。分析了橋梁對(duì)應(yīng)危險(xiǎn)有害原因并進(jìn)行了對(duì)應(yīng)分類，同時(shí)，對(duì)檢測(cè)過程中多種傳感器選擇選擇和使用也做了對(duì)應(yīng)介紹，本文同時(shí)對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，分析和對(duì)應(yīng)過程進(jìn)行了介紹，敘述了每個(gè)部分應(yīng)用和各個(gè)系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)，是比較系統(tǒng)和完善對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做了對(duì)應(yīng)介紹，伴隨時(shí)代進(jìn)步，安全監(jiān)測(cè)會(huì)凸顯出其關(guān)鍵性?！娟P(guān)鍵詞】橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)設(shè)備；危險(xiǎn)源；傳感器；數(shù)據(jù)分析；1、橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1.1橋梁檢測(cè)介紹橋梁安全監(jiān)測(cè)是在傳統(tǒng)橋梁檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)代化傳感設(shè)備和光電通信及計(jì)算機(jī)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁運(yùn)行階段在多種環(huán)境條件下結(jié)構(gòu)響應(yīng)和行為,獲取反應(yīng)結(jié)構(gòu)情況和環(huán)境原因信息,由此分析結(jié)構(gòu)健康狀態(tài),評(píng)定結(jié)構(gòu)可靠性,為橋梁管理和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。在偶發(fā)事件(如地震)發(fā)生后,可經(jīng)過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷和關(guān)鍵部位改變,對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力和抗風(fēng)、抗震能力做出客觀定量評(píng)定。因?yàn)闃蛄?尤其是斜拉橋、懸索橋)力學(xué)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所處特定環(huán)境,在橋梁設(shè)計(jì)階段完全掌握和估計(jì)結(jié)構(gòu)力學(xué)特征和行為是很困難,橋梁設(shè)計(jì)依靠于理論分析并經(jīng)過風(fēng)洞、振動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)估計(jì)橋梁動(dòng)力性能并驗(yàn)證其動(dòng)力安全性。而結(jié)構(gòu)理論分析?；诶硐胗邢拊Ｐ?而且分析時(shí)常以很多假定為前提,這種模擬試驗(yàn)和計(jì)算假定可能和真實(shí)橋位不完全相符。所以,能夠經(jīng)過橋梁健康監(jiān)測(cè)所取得實(shí)際結(jié)構(gòu)動(dòng)靜力行為,能夠驗(yàn)證橋梁結(jié)構(gòu)分析模型、計(jì)算假定和設(shè)計(jì)方法合理性,而且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于深入研究橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境中未知和不確定性問題。而且橋梁健康監(jiān)測(cè)信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更深1.2橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是經(jīng)過對(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)整體行為,對(duì)結(jié)構(gòu)損傷位置和程度進(jìn)行診療,對(duì)橋梁服役情況、可靠性、耐久性和承載能力進(jìn)行智能評(píng)定,為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)行情況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào),為橋梁維修、養(yǎng)護(hù)和管理決議提供依據(jù)和指導(dǎo)。橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)組成圖1所表示。圖1橋梁檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)組成框圖1.3橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為現(xiàn)代橋梁系統(tǒng)中必不可少一部分，有著極其關(guān)鍵地位，對(duì)橋梁安全和爭(zhēng)產(chǎn)運(yùn)行起到了極其關(guān)鍵作用，基于對(duì)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究，其含有以下部分共同特點(diǎn):(1)經(jīng)過測(cè)量結(jié)構(gòu)多種響應(yīng)傳感裝置獲取反應(yīng)結(jié)構(gòu)行為多種統(tǒng)計(jì).(2)除監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)本身狀態(tài)和行為以外,還強(qiáng)調(diào)對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)境條件(如風(fēng)、車輛荷載等)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析;同時(shí),試圖經(jīng)過橋梁在正常車輛和風(fēng)載下動(dòng)力響應(yīng)來(lái)建立結(jié)構(gòu)“指紋”,并借此開發(fā)實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)整體性和安全性評(píng)定技術(shù).(3)在通車運(yùn)行后連續(xù)或間斷地監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)狀態(tài),努力爭(zhēng)取獲取大橋結(jié)構(gòu)信息連續(xù)而完整.一些橋梁監(jiān)測(cè)傳感器在橋梁施工階段即開始工作并用于監(jiān)控施工質(zhì)量.(4)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)含有快速大容量信息采集、通訊和處理能力,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享.1.4橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方面橋梁監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)內(nèi)涵即是經(jīng)過對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控和評(píng)定,為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運(yùn)行情況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào),為橋梁維護(hù)、維修和管理決議提供依據(jù)和指導(dǎo).為此,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)以下多個(gè)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)以后損傷情況。(3)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性,關(guān)鍵是提供構(gòu)件疲憊情況真實(shí)情況。(4)橋梁關(guān)鍵非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如支座)和隸屬設(shè)施(如斜拉橋振動(dòng)控制裝置)工作狀態(tài)。(5)大橋所處環(huán)境條件,如風(fēng)速、溫度、地面運(yùn)動(dòng)等。2、橋梁危險(xiǎn)源2.1橋梁中危險(xiǎn)原因橋梁中存在很多原因會(huì)造成橋梁發(fā)生事故，對(duì)這些原因研究有利于我們對(duì)橋梁事故愈加好估計(jì)和分析，能夠愈加好地避免事故發(fā)生，降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，所以，橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)原因關(guān)鍵有以下幾方面。(1)荷載。包含風(fēng)、地震、溫度、交通荷載等。(2)幾何監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)橋梁各部位靜態(tài)位置、動(dòng)態(tài)位置、沉降、傾斜、線形改變、位移等。(3)結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力反應(yīng)。監(jiān)測(cè)橋梁位移、轉(zhuǎn)角、應(yīng)變應(yīng)力、索力、動(dòng)力反應(yīng)(頻率模態(tài))等。(4)非結(jié)構(gòu)部件及輔助設(shè)施。支座、振動(dòng)控制設(shè)施等。2.2橋梁事故事故樹分析針對(duì)可能發(fā)生橋梁事故，分析造成原因事件，然后依據(jù)這些原因事件建造事件樹，確定成立事故方案，并應(yīng)用ANSYS軟件等工具計(jì)算出橋梁結(jié)構(gòu)在多種可能原因事件和多種可能事故方案作用下空間應(yīng)力狀態(tài)；最終經(jīng)過對(duì)這些可能事故方案分析來(lái)確定事故原因及機(jī)理。具體分析過程圖2所表示。圖2基于可靠性事故分析模型假如某工程事故在事故原因調(diào)查分析時(shí)經(jīng)過教授意見、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、文件搜集和回顧等確定有3種可能事故原因事件(E1,E2,E3)，則有6種可能事故方案，圖3所表示。圖3全部可能引發(fā)事故方案在完成事件樹建造以后，下一步就是對(duì)每個(gè)破壞事件進(jìn)行品質(zhì)分析(也即這些事件發(fā)生條件概率)和確定每種事故方案發(fā)生概率.假如事故方案中某一事件條件概率小于事故發(fā)生極限概率值，則認(rèn)為該事故方案不成立，而只需要對(duì)那些成立方案進(jìn)行分析，圖4所表示.圖4研究事故方案經(jīng)過上述理論，能夠形成事件樹分析法對(duì)事故分析步驟.(1)確定或?qū)で罂赡茉斐墒鹿适录?破壞事件可經(jīng)過教授意見、工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、文件搜集和回顧等確定；(2)確定可能造成事故嚴(yán)重后果初因破壞事件，全部事故失效事件全部有可能是初因失效事件；并對(duì)初因事件進(jìn)行分類，對(duì)于那些可能造成相同事件樹初因事件可劃分為一類；(3)建造事件樹，對(duì)事件進(jìn)行分析，排除包含事件條件概率小于極限失效概率值事故方案，確定成立事故方案；(4)對(duì)事故方案進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算出多種事件作用時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)影響，并比較分析確定這些事件對(duì)事故權(quán)重；(5)評(píng)價(jià)被調(diào)查事故方案發(fā)生可能性，找出事故原因.3、橋梁傳感器3.1橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器橋梁檢測(cè)系統(tǒng)中因?yàn)闄z測(cè)原因過多，所以會(huì)使用到種類眾多傳感器，具體傳感器類型包含：(1)應(yīng)變/溫度傳感器——測(cè)量混凝土構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)變和溫度分布。(2)斜拉鎖索力計(jì)(錨索計(jì)和智能拉索）——測(cè)量斜拉索索力。(3)靜力水準(zhǔn)儀——測(cè)量橋梁沿橋軸線方向各斷面相對(duì)高程改變、即撓度。(4)傾角計(jì)——測(cè)量橋梁墩柱、索塔、箱梁等構(gòu)件偏轉(zhuǎn)角。(5)加速度/速度計(jì)——測(cè)量橋梁運(yùn)行過程中自振和強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)態(tài)特征。(6)位移計(jì)——測(cè)量斜拉橋索塔和主梁之間相對(duì)縱向位移。(7)橋梁線形及變位永久監(jiān)測(cè)網(wǎng)——由基準(zhǔn)站、測(cè)站和監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，定時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁幾何線形改變。3.2橋梁中針對(duì)不一樣原因所使用傳感器橋梁中不一樣原因因?yàn)樾再|(zhì)差異大，則需要選擇對(duì)應(yīng)傳感器，下面是針對(duì)不一樣原因所使用對(duì)應(yīng)傳感器：(1)荷載。包含風(fēng)、地震、溫度、交通荷載等。所使用傳感器有:風(fēng)速儀——統(tǒng)計(jì)風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)程歷史,連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后可得風(fēng)功率譜;溫度計(jì)——統(tǒng)計(jì)溫度、溫度差時(shí)程歷史;動(dòng)態(tài)地秤——統(tǒng)計(jì)交通荷載流時(shí)程歷史,連接數(shù)據(jù)處理后可得交通荷載譜;強(qiáng)震儀——統(tǒng)計(jì)地震作用;攝像機(jī)——統(tǒng)計(jì)車流情況和交通事故。(2)幾何監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)橋梁各部位靜態(tài)位置、動(dòng)態(tài)位置、沉降、傾斜、線形改變、位移等。所使用傳感器有:位移計(jì)、傾角儀、GPS、電子測(cè)距器(EDM)、數(shù)字像機(jī)等。(3)結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力反應(yīng)。監(jiān)測(cè)橋梁位移、轉(zhuǎn)角、應(yīng)變應(yīng)力、索力、動(dòng)力反應(yīng)(頻率模態(tài))等。所使用傳感器有:應(yīng)變儀——統(tǒng)計(jì)橋梁靜動(dòng)力應(yīng)變應(yīng)力,連接數(shù)字處理后可得構(gòu)件疲憊應(yīng)力循環(huán)譜;測(cè)力計(jì)(力環(huán)、磁彈性儀、剪力銷)——統(tǒng)計(jì)主纜、錨桿、吊桿張拉歷史;加速度計(jì)——統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)各部位反應(yīng)加速度、連接數(shù)據(jù)處理后可得結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。(4)非結(jié)構(gòu)部件及輔助設(shè)施。支座、振動(dòng)控制設(shè)施等。3.3橋梁中針對(duì)不一樣原因監(jiān)測(cè)方法和頻率橋梁中包含到原因有靜態(tài)有動(dòng)態(tài)，有有形有沒有形，所以針對(duì)不一樣原因要采取不一樣方法和頻率。依據(jù)橋梁中不一樣原因所屬種類不一樣，將對(duì)應(yīng)原因進(jìn)行了對(duì)應(yīng)分類，同時(shí)給出了對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)手段。下表1中具體列出了不一樣原因監(jiān)測(cè)方法和頻率。表1不一樣原因分析表4、橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體實(shí)施方案在橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中不一樣功效目標(biāo)所要求監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不盡相同.絕大多數(shù)橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目全部是從結(jié)構(gòu)監(jiān)控和評(píng)定出發(fā),部分也兼顧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證甚至部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目以橋梁?jiǎn)栴}研究為目標(biāo).假如監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考慮含有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證功效,那就要取得較多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)識(shí)別所需要信息,所以,對(duì)于大型橋梁,需要較多傳感器部署于橋塔、加勁梁和纜索/拉索各部位,以取得較為具體結(jié)構(gòu)動(dòng)力行為并驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)動(dòng)力分析模型和響應(yīng)估計(jì),另外,在支座、擋塊和一些聯(lián)結(jié)部位需安設(shè)傳感器獲取反應(yīng)其傳力、約束情況等信息.4.1橋梁監(jiān)測(cè)方案中組成部分（1）硬件部分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件關(guān)鍵用于橋梁參數(shù)采集和數(shù)據(jù)處理，在監(jiān)控分中心設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理，并設(shè)置工作站計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在橋梁現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和采集，在橋梁不一樣位置設(shè)置原始數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行橋梁實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。原始數(shù)據(jù)采集設(shè)備以下：(1)風(fēng)力風(fēng)向監(jiān)測(cè)設(shè)備成橋后風(fēng)荷載是橋梁結(jié)構(gòu)關(guān)鍵動(dòng)力荷載之一。在風(fēng)荷載作用下，橋梁關(guān)鍵構(gòu)件索、梁和塔全部將產(chǎn)生振動(dòng)，引發(fā)疲憊損傷累積，造成橋梁抗力衰減。經(jīng)過監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向，統(tǒng)計(jì)最大風(fēng)速值、風(fēng)荷載脈動(dòng)特征及風(fēng)功率譜密度等，能夠得出結(jié)構(gòu)風(fēng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)關(guān)系，從而對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)致振動(dòng)分析。(2)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備經(jīng)過環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，能夠分析環(huán)境溫度對(duì)結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)影響，以使基于靜力測(cè)試識(shí)別方法能更正確地反應(yīng)結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)狀態(tài)；能夠分析環(huán)境溫度對(duì)振動(dòng)特征影響，以使基于振動(dòng)測(cè)試損傷檢測(cè)方法能更正確；能夠估計(jì)可能出現(xiàn)極限環(huán)境溫度荷載。同時(shí)，空氣濕度對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性影響也較大。環(huán)境監(jiān)測(cè)中溫度和濕度監(jiān)測(cè)對(duì)于分析結(jié)構(gòu)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展?fàn)顟B(tài)是關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)，另外溫濕度監(jiān)測(cè)能夠?yàn)橄到y(tǒng)采集站設(shè)備工作環(huán)境控制提供參考數(shù)據(jù)。(3)結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備構(gòu)件溫度分布情況將直接影響到結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力狀態(tài)，構(gòu)件溫度場(chǎng)中溫差效應(yīng)實(shí)際分布也是設(shè)計(jì)單位關(guān)心一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)；對(duì)結(jié)構(gòu)溫度分布情況監(jiān)測(cè)能夠用于分析結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)影響，以使基于靜力測(cè)試識(shí)別方法能更正確地反應(yīng)結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)狀態(tài)；能夠幫助分析結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)對(duì)振動(dòng)特征影響，以使基于振動(dòng)測(cè)試損傷檢測(cè)方法能更正確。所以溫度荷載監(jiān)測(cè)能夠幫助考察可能出現(xiàn)極限溫度場(chǎng)荷載，為結(jié)構(gòu)分析提供幫助。另外溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)可為部分監(jiān)測(cè)設(shè)備做溫度賠償。(4)地震監(jiān)測(cè)設(shè)備地震荷載監(jiān)測(cè)是指在地震事件或船舶撞擊下監(jiān)測(cè)大橋橋址處地震動(dòng)加速度時(shí)程及其頻譜，為結(jié)構(gòu)整體和局部動(dòng)靜力響應(yīng)及災(zāi)后評(píng)定提供依據(jù)，為大橋管理部門處理突發(fā)事件提供資料。(5)動(dòng)態(tài)交通荷載監(jiān)測(cè)交通荷載監(jiān)測(cè)首先能夠?qū)\(yùn)行期大橋交通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)過橋車輛軸重、速度、車長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)車輛超載時(shí)可給出預(yù)警。其次，車輛交通荷載監(jiān)測(cè)能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)響應(yīng)大小提供對(duì)比參考，提供橋梁是否處于無(wú)車輛活荷載近似恒載判定依據(jù)，作為橋梁恒載狀態(tài)對(duì)比分析前提條件。(6)結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)構(gòu)件應(yīng)力監(jiān)測(cè)能夠分析求解出測(cè)點(diǎn)應(yīng)力情況。結(jié)構(gòu)應(yīng)力是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)局部信息，一旦應(yīng)力超限，便可能造成材料開裂或破壞，進(jìn)而造成構(gòu)件和橋梁破壞。應(yīng)變指標(biāo)是運(yùn)行期間安全性預(yù)警關(guān)鍵信息，也是結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析參考信息，尤其對(duì)部分關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位(如主梁跨中、主梁支座頂部、橋塔根部等)，必需對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。(7)主梁撓度監(jiān)測(cè)設(shè)備橋梁主梁撓度直接反應(yīng)了主梁目前整體受力狀態(tài)，橋梁撓度也是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警和安全評(píng)定關(guān)鍵指標(biāo)。(8)索塔傾斜監(jiān)測(cè)設(shè)備橋塔是斜拉橋關(guān)鍵承重構(gòu)件，橋塔一旦出現(xiàn)較大傾斜，整個(gè)斜拉橋會(huì)有傾覆危險(xiǎn)。另外橋塔沿橋縱向傾斜也是索力不均勻分布表現(xiàn)。(9)主梁及索塔空間變位監(jiān)測(cè)設(shè)備主梁和索塔空間變位是反應(yīng)大橋安全狀態(tài)及進(jìn)行內(nèi)力狀態(tài)評(píng)定分析關(guān)鍵參數(shù)，是結(jié)構(gòu)安全預(yù)警關(guān)鍵指標(biāo)。(10)整體位移監(jiān)測(cè)設(shè)備斜拉橋主梁在溫度作用下會(huì)發(fā)生縱向變形，這種縱向變形將經(jīng)過伸縮縫處主梁端部位移來(lái)反應(yīng)。伸縮縫處主梁端部位移和溫度之間含有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過監(jiān)測(cè)能夠掌握主梁縱向變形情況，假如主梁縱向變形異常(變形未被釋放)，則會(huì)造成主梁出現(xiàn)較大溫度應(yīng)力，這對(duì)主梁安全將產(chǎn)生危險(xiǎn)。(11)斜拉索索力監(jiān)測(cè)設(shè)備斜拉索是斜拉橋最關(guān)鍵受力構(gòu)件，斜拉索索力改變直接反應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)改變，關(guān)系到整座大橋安全，經(jīng)過索力監(jiān)測(cè)能夠?yàn)檫\(yùn)行期間安全性提供直接預(yù)警信息和狀態(tài)評(píng)定信息。(12)動(dòng)力特征監(jiān)測(cè)設(shè)備橋梁動(dòng)力特征參數(shù)改變(頻率、振型、模態(tài)阻尼系數(shù))是橋梁構(gòu)件性能改變標(biāo)志。橋梁振動(dòng)水平(振動(dòng)幅值)反應(yīng)橋梁安全運(yùn)行狀態(tài)。橋梁自振頻率降低、橋梁局部振型改變可能預(yù)示著結(jié)構(gòu)剛度降低和局部破壞，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷評(píng)定關(guān)鍵依據(jù)。(13)腐蝕監(jiān)測(cè)設(shè)備橋墩支撐著整個(gè)橋梁，一旦出現(xiàn)問題，后果極其嚴(yán)重。橋墩所處位置環(huán)境惡劣，多種腐蝕原因會(huì)造成橋墩混凝土耐久性降低，經(jīng)過對(duì)橋墩處混凝土耐久性CL一腐蝕進(jìn)程監(jiān)測(cè)，能立即掌握橋墩混凝土腐蝕程度，在腐蝕速度過快或腐蝕程度過大時(shí)可立即進(jìn)行補(bǔ)救。在橋梁現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，將光信號(hào)和模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過光纜傳輸?shù)奖O(jiān)控分中心，在現(xiàn)場(chǎng)工作站設(shè)置一套同時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)，以確保各個(gè)設(shè)備采集數(shù)據(jù)同時(shí)性。（2）軟件部分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全橋整體狀態(tài)監(jiān)測(cè)，離不開最終軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和處理，其中，又能夠把軟件系統(tǒng)分為三大塊，分別是：(1)數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)首要條件，經(jīng)過這個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器信號(hào)采集、處理、存放、傳輸和顯示功效，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和數(shù)據(jù)服務(wù)器緊密聯(lián)絡(luò)，能夠隨時(shí)對(duì)所需要數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用。(2)數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)這個(gè)子系統(tǒng)是橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵，它完成橋梁巡檢、養(yǎng)護(hù)管理及預(yù)警功效，實(shí)現(xiàn)巡檢動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)錄入、存放、導(dǎo)出、上傳功效。達(dá)成橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)接收和處理服務(wù)器上數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)存放等功效，并經(jīng)過WEB統(tǒng)一門戶形式，提供給用戶使用。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)規(guī)模和系統(tǒng)功效要求，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，作為結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存放及共享平臺(tái)。這個(gè)子系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)基礎(chǔ)。軟件部分三個(gè)子系統(tǒng)實(shí)際上是密不可分，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不僅僅是自動(dòng)采集，也包含人工巡檢后錄人數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)。其中橋墩變位、斜拉索索力、斜拉索探傷、鋼結(jié)構(gòu)焊縫探傷、腐蝕、混凝土強(qiáng)度、混凝土碳化深度、混凝土裂縫測(cè)量、橋面線形、橋面情況、混凝土表觀情況、鋼結(jié)構(gòu)情況、斜拉索情況、阻尼器情況、伸縮縫情況、支座情況、橋梁抗震設(shè)施、人行通道、護(hù)欄情況、其它設(shè)施情況等全部需要人工巡檢后錄入。4.2橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中部署4.2.1橋梁中傳感器/作動(dòng)器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則不管是以靜力作用下結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別還是動(dòng)力作用下橋梁模態(tài)識(shí)別為關(guān)鍵目標(biāo)監(jiān)測(cè)情況，下面部分優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是常見（1）識(shí)別(傳輸)誤差最小準(zhǔn)則該方法關(guān)鍵點(diǎn)是連續(xù)對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，直至識(shí)別(傳輸)目標(biāo)誤差達(dá)成最小值為至。基礎(chǔ)思想是逐步消防那些對(duì)目標(biāo)參量獨(dú)立性貢獻(xiàn)最小自由度，以使目標(biāo)空問分辯率達(dá)成最好程度；該準(zhǔn)則即適于靜力作用下結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別也適于動(dòng)力作用下橋梁模態(tài)識(shí)別。（2）模型縮減準(zhǔn)則在模型縮減中常常將系統(tǒng)自由度區(qū)分為關(guān)鍵自由度和次要自由度，縮減以后模型應(yīng)保留關(guān)鍵自由度而去掉次要自由度。將傳感器配置于這些關(guān)鍵自由度上測(cè)得結(jié)構(gòu)效應(yīng)或響應(yīng)，應(yīng)能很好反應(yīng)結(jié)構(gòu)動(dòng)、靜力特征。（3）插值擬合準(zhǔn)則有時(shí)傳感器優(yōu)化配置目標(biāo)是為了利用有限測(cè)點(diǎn)效應(yīng)(對(duì)動(dòng)力而言為響應(yīng))來(lái)取得未測(cè)量點(diǎn)響應(yīng)。這時(shí)可采取插值擬合方法取得目標(biāo)點(diǎn)(未測(cè)量點(diǎn))響應(yīng)，為了得到最好效果，可采取插值擬合誤差最小標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配置傳感器。（4）模態(tài)應(yīng)變能準(zhǔn)則其基礎(chǔ)思想是含有較大模態(tài)應(yīng)變能自由度上響應(yīng)也比較大，將傳感器配置于這些自由度所對(duì)應(yīng)位置上將有利于參數(shù)識(shí)別。這一方法需要借助有限元分析法。針對(duì)以上標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出最好試驗(yàn)方案，因?yàn)椴灰粯訕蛄涸O(shè)計(jì)方案不盡相同，在此不一一贅述。4.3橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體運(yùn)行橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由外場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納分析，對(duì)橋梁整體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定，并依據(jù)橋梁初始狀態(tài)暨通車前交工后狀態(tài)和正常運(yùn)行時(shí)狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，設(shè)定橋梁危險(xiǎn)信號(hào)預(yù)警值，當(dāng)系統(tǒng)分析橋梁不安全時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)盡早發(fā)覺、盡早處理管理方法，能夠提前規(guī)避重大事故發(fā)生。5、橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)方法5.1分析數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)方法（1）有限元法有限元“化整為零”思想十分簡(jiǎn)單明了.它把一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解成相對(duì)簡(jiǎn)單“單元”,各單元之間經(jīng)過結(jié)點(diǎn)相互連接.單元內(nèi)物理量由單元結(jié)點(diǎn)上物理量按一定假設(shè)內(nèi)插得到,這么就把一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)從無(wú)限多個(gè)自由度簡(jiǎn)化為有限個(gè)單元組成結(jié)構(gòu).只要分析每個(gè)單元力學(xué)特征,然后根據(jù)有限元法規(guī)則把這些單元“拼裝”成整體,就能夠得到整體結(jié)構(gòu)力學(xué)特征.進(jìn)行有限元分析,能夠基于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程,如:Fortran和Matlab等.同時(shí),亦有眾多有限元商用軟件流行,其中平面分析有限元軟件有:中國(guó)有橋梁博士、橋梁通和GQJX,國(guó)外有Midas等;空間分析通用有限元軟件大多為國(guó)外,有:Midas,ANSYS,NASTRAN,ADINA和ABAQUS等,它們包含眾多單元類型,能求解各類問題.5.2數(shù)據(jù)處理步驟（1）數(shù)據(jù)預(yù)處理這一過程在數(shù)據(jù)采集單元內(nèi)完成,關(guān)鍵進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)運(yùn)算,如:設(shè)定時(shí)段內(nèi)最大值、最小值、均值、方差和標(biāo)準(zhǔn)差等,計(jì)算結(jié)果作為初級(jí)預(yù)警輸入.（2）數(shù)據(jù)二次處理在數(shù)據(jù)處理和分析服務(wù)器上進(jìn)行,關(guān)鍵計(jì)算方法,如:傅立葉變換、HHT變換和小波變換等及其它方法,步驟圖1所表示.其中動(dòng)力數(shù)據(jù)處理具體方法及其比較見表2.圖2數(shù)據(jù)二次處理計(jì)算方法及步驟框圖（3）數(shù)據(jù)后處理關(guān)鍵進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高級(jí)分析,如:實(shí)時(shí)模態(tài)分析、橋梁特征量和環(huán)境原因之間相關(guān)性分析和非線性回歸分析等.因?yàn)檫@些方法常需占用一定計(jì)算時(shí)間,這一過程往往離線進(jìn)行,分析數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)和已備份原始數(shù)據(jù)庫(kù).5.3數(shù)據(jù)預(yù)處理和傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理工作由數(shù)據(jù)采集單元完成，以對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、濾波、A/D轉(zhuǎn)換，和進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)處理，并將信號(hào)經(jīng)過系統(tǒng)主干光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)處理和控制服務(wù)器?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元同時(shí)管理當(dāng)?shù)豊AS存放，當(dāng)上位機(jī)或主干網(wǎng)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采集單元經(jīng)過降檔控制繼續(xù)實(shí)施數(shù)據(jù)采集工作，并確保經(jīng)預(yù)處理采集數(shù)據(jù)在當(dāng)?shù)豊AS保留30d。5.4數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)運(yùn)行在監(jiān)控分中心橋梁監(jiān)測(cè)工作站上，經(jīng)過網(wǎng)中網(wǎng)連接并控制各被測(cè)橋梁現(xiàn)場(chǎng)控制單元，并經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)控制單元和現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器和采集設(shè)備通訊。運(yùn)行數(shù)據(jù)處理和分析軟件橋梁監(jiān)測(cè)工作站應(yīng)裝備足夠緩沖內(nèi)存、網(wǎng)卡、合適備份設(shè)備、光纖網(wǎng)絡(luò)接口和實(shí)施數(shù)據(jù)處理分析操作模塊；數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)管理一個(gè)橋梁信息數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，橋梁信息數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放采集到原始數(shù)據(jù)、處理結(jié)果、評(píng)定匯報(bào)、橋梁運(yùn)行檔案等相關(guān)信息。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)用于保留橋梁結(jié)構(gòu)目前原始數(shù)據(jù)和預(yù)處理結(jié)果。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)信息保留30；橋梁信息數(shù)據(jù)庫(kù)中信息經(jīng)過定時(shí)存檔、備份作永久保留，以保持?jǐn)?shù)據(jù)連續(xù)性。5.5系統(tǒng)集成系統(tǒng)硬件由傳感器、現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備、通信鏈路、供電電路、接地防雷設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站等組成。依據(jù)總體功效要求及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采取分布式部署監(jiān)控中心設(shè)一遠(yuǎn)程監(jiān)控工作站進(jìn)