Page 181 - 公路桥梁养护与管理

第五章 桥梁结构健康监测系统

/ 或评估标准）的物理模型（physics-basedmodel）和测量模型（measurement-
basedmodel）的数值结果与 / 或推导结果间的相关性分析来展开实现的。物理模
型（physics-basedmodel）通常是指基于结构的设计和施工信息通过有限元分析工

具建立起来的，通常被应用于离线（off-time）的结构健康评估工作；而测量模
型（measurement-basedmodel）是指通过对健康检测系统所测得的数据用统计分
析工具进行统计分析而建立起来的模型，它们一般被应用于实时（real-time）的
结构健康监测工作。

（二）大跨桥梁结构健康监测系统的组成
大跨桥梁结构的实时、在线健康监测系统的组成有着众多大同小议的叙述。
最为广泛的两种叙述为：健康监测系统由 5 个子系统组成：传感器系统、数据采
集和传输系统、数据处理和控制系统、结构健康评估系统、检查维护系统；健康

监测系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统对于大跨桥梁结构
来说，包括对结构环境荷载、运营荷载等进行测量的传感器及其数据采集传输设
备和对结构响应进行测量的传感器及其数据采集和传输设备；软件系统则通过硬
件系统得到的数据，对采样数据进行分析、归纳和推断，进行结构的损伤识别、

损伤定位、和损伤程度的标定和评估，对整个结构系统的安全状态和存在的隐患
做出较准确的评价，如需维修，提出相应的维修决策；如果桥梁损伤导致结构不
能继续使用，提出相应的重建决策。
从信息学的角度来说，桥梁健康监测的过程就是通过测试从数据信号中提取

有关信息，对结构进行认识的过程。数据处理和控制系统包括对数据进行预处理、
二次处理、后处理、数据储存、数据显示及数据共享等工作。数据预处理主要是：
对原始数据进行统计运算，计算设定时段内的最大、最小值、均值、方差、标准
差、变化幅值等，计算结果作为初级预警的输入，并用以判定信号是否正常；对

原始数据进行去噪等。数据的二次处理是指对数据的幅域分析显示、频域分析显
示、时域分析显示、频度计数分析显示、傅立叶分析等，以便判别结构监测数据
的发展趋势及变化特征值，作为评估结构性能的依据。数据的后处理是指对监测
数据的高级分析，如：实时模态分析、桥梁特征量与环境因素之间的相关性分析

等。由于需占用较长的计算时间，所以这一分析过程需要离线进行。
桥梁结构的健康评估系统时桥梁结构健康监测系统的核心。结构健康评估主
要以损伤识别的方法进行。结构健康状态评估系统又分为在线评估和离线评估两

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