自20世纪50年代以来,随着桥梁建设事业的迅猛发展,桥梁健康监测的重要性逐渐被认识,但受检测、监测手段比较落后的限制,在应用上一直未得到推广和重视。近年来随着大跨径桥梁的轻柔化及形式与功能的复杂化,对已建成的桥梁采用有效的手段监测和评定健康状况、维修和控制损伤,对新建的桥梁总结以往的经验和教训,建立长期的安全健康监测、振动和损伤控制系统,已成为目前国内外学术界、工程界的研究热点。许多国家都在一些已建和在建的大跨桥梁上进行了有益的尝试:丹麦曾对总长
近20年来,运用整体健康监测对桥梁结构进行系统化检查与评估的研究工作已有很大发展。目前现代桥梁健康诊断试验与研究中取得的进展主要有以下几个方面:
1、在车重、车速及支承对桥梁模态参数的影响方面有深入研究的理论基础上,可以证明用环境振动法进行桥梁自动检测的可行性。
2、人们对桥梁健康监测的重视程度逐年增加。越来越多的新建桥梁安装桥梁健康监测系统不但用于运营阶段桥梁状态的监测,而且从施工控制开始完整、连续的记录结构的各种变化信息。
3、监测内容全面完整。不仅对结构本身的状态和行为(如应力、位移、加速度、动力特性等)进行监测,而且还对环境条件(如风、地震、温度、车辆荷载等)的记录监测和分析。
4、监测仪器设备多元化、先进化。资金条件允许下,很多监测系统都采用当时较先进的仪器,现在较为先进的仪器有光纤传感器和 GPS 等。
5、监测系统本身的整体功能在不断完善。大部分监测系统都快速大量的信息采集与传输通讯能力,有的还实现了通过计算机网络远程传输和控制、分析、诊断功能。
6、开发了各种基于频率、振型、模态曲率、模态应变等改变量的损伤识别定位技术,在处理方法上探寻了 MAC(模态保证准则)法、COMAC(坐标模态保证准则)法、柔度矩阵法、矩阵振动修正法、非线性迭代法及神经网络法等。
对结构整体监测的理论研究主要集中于利用基于环境结构振动特性或响应的变化进行损伤识别的技术。结构在各种激励下的动力响应是其整体状态的一种量度,当结构的质量、刚度和阻尼特性因结构损伤(质量退化)而发生任何变化其
大跨度桥梁(实际上包括土木工程中的所有大型结构在内)健康监测及状态评估技术的研究目前仍然处于探索阶段,需要多学科的进一步交叉与发展,特别是大型桥梁的动力测试技术和信号处理技术。前面探讨的基于环境结构振动特性或响应的变化进行损伤识别技术的出现为最终实现这一目标展现了美好的前景,而推动这一技术在实践中真正的应用,基本实现大型桥梁健康监测(长期、定时、自动、经济、不妨碍交通)的要求,尚有许多问题有待研究。此项技术的最终成功应用,其在结构安全、可靠(对地震,强风等强烈自然灾害后结构的状态进行快速和有效的评估,为维修决策提供依据),延长结构使用寿命(提早发现不定时的损伤累积,为有效遏制事态严重化提供保障)和科学探索(揭示结构在自然环境中真实的结构响应以验证现有桥梁理论)等方面将产生重大的技术变革。