20世紀(jì)橋梁工程領(lǐng)域的成就不僅體現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力365JT技術(shù)的發(fā)展和大跨度索支承橋梁的建造以及對超大跨度橋梁的探索,而且反映于人們對橋梁結(jié)構(gòu)實施智能控制和智能監(jiān)測的設(shè)想與努力。近20年來橋梁抗風(fēng)、抗震領(lǐng)域的研究成果以及新材料新工藝的開發(fā)推動了大距度橋梁的發(fā)展;同時,隨著人們對大型重要橋梁安全性、耐久性與正常使用功能的日漸關(guān)注,橋梁健康監(jiān)測的研究與監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)運而生。由于橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)可以為驗證結(jié)構(gòu)分析模型、計算假定和365JT設(shè)計方法提供反饋信息,并可用于深入研究大跨度橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境中的未知或不確定性問題,因此,橋梁設(shè)計理論的驗證以及對橋梁結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)環(huán)境未知問題的調(diào)查與研究擴(kuò)充了橋梁健康監(jiān)測的內(nèi)涵。本文結(jié)合近十年來橋梁健康監(jiān)測的研究狀況以及大跨度橋梁工程的研究與發(fā)展,較系統(tǒng)地闡述橋梁健康監(jiān)測的內(nèi)涵,并由此探討監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的有關(guān)問題。
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365交通站365jt.com一、橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)與理論發(fā)展簡況
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365交通站365jt.com1.監(jiān)測系統(tǒng)
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365交通站365jt.com80年代中后期開始建立各種規(guī)模的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)。例如,英國在總長522m的三跨變高度連續(xù)鋼箱梁橋Foyle橋上布設(shè)傳感器,監(jiān)測大橋運營階段在車輛與風(fēng)載作用下主梁的振動、撓度和應(yīng)變等響應(yīng),同時監(jiān)測環(huán)境風(fēng)和結(jié)構(gòu)溫度場。該系統(tǒng)是最早安裝的較為完整的監(jiān)測系統(tǒng)之一,它實現(xiàn)了實時監(jiān)測、實時分析和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)共享。建立健康監(jiān)測系統(tǒng)的典型橋梁還有挪威的Skarnsundet斜拉橋(主跨530m)[2]、美國主跨440m的SunshineSkyway Bridge斜拉橋、丹麥主跨1624m的Great Belt East懸索橋[3]、英國主跨194m的Flintshire獨塔斜拉橋[4]以及加拿大的ConfederatiotBridge橋[5]。我國自90年代起也在一些大型重要橋梁上建立了不同規(guī)模的結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng),如香港的青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋,內(nèi)地的上海徐浦大橋以及江陰長江大橋等[6~8]。
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365交通站365jt.com從已經(jīng)建立的監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測目標(biāo)、功能以及系統(tǒng)運行等方面看,這些監(jiān)測系統(tǒng)具有以下一些共同特點:
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365交通站365jt.com(1)通常測量結(jié)構(gòu)各種響應(yīng)的傳感裝置獲取反映結(jié)構(gòu)行為的各種記錄;
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365交通站365jt.com(2)除監(jiān)測結(jié)構(gòu)本身的狀態(tài)和行為以外,還強(qiáng)度對結(jié)構(gòu)環(huán)境條件(如風(fēng)、車輛荷載等)的監(jiān)測和記錄分析;同時,試圖通過橋梁在正常車輛與風(fēng)載下的動力響應(yīng)來建立結(jié)構(gòu)的"指紋",并藉此開發(fā)實時的結(jié)構(gòu)整體性與安全性評估技術(shù);
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365交通站365jt.com(3)在通車運營后連續(xù)或間斷地監(jiān)測結(jié)構(gòu)狀態(tài),力求獲取的大橋結(jié)構(gòu)信息連續(xù)而完整。某些橋梁監(jiān)測傳感器在橋梁365JT施工階段即開始工作并用于監(jiān)控施工質(zhì)量;
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365交通站365jt.com(4)監(jiān)測系統(tǒng)具有快速大容量的信息采集、通訊與處理能力,并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享。
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