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大型跨海桥梁结构健康监测与评估技术研究

随着我国经济的快速发展，海岸线城市的规模与数量不断扩大，
同时也催生了大量现代化交通运输设施的建设。地处我国东南沿
海地区的大型跨海桥梁，不仅在国内，甚至在国际上都引起了巨
大轰动。然而在其背后，与大型跨海桥梁结构健康监测与评估技

术的研究密不可分，这也是我们值得深入思考和研究的课题。

一、大型跨海桥梁结构健康监测技术

大型跨海桥梁作为一种基础设施建设设施，其完好性对于我们
可以想象的人类活动都有着十分重要的影响。这方面的技术早在
60年代已有涉及，通过对桥梁实际工况的分析，结片法、位移法、
模态法、带宽分析法、峰值分离技术、锁相技术及相关算法等桥

梁结构健康监测技术逐步发展起来。

1.1结片法

结片法是一种最早提出和应用的桥梁结构健康监测方法，其他
方法都是在这基础上发展出来的。结片法主要是将桥母线分片，
按不同的薄片理论来计算。每片的受力和变形是根据均匀分布直
荷载作用下的简支梁理论，当然还要考虑大跨径桥梁自身的挠度
影响。因此可以分析出桥梁各点的力和变形，其主要的特点是计
算简便，但对桥梁材料和所受载荷分布有较高要求，同时不利于

发现桥梁非均匀变形区域。
1.2位移法

位移法是一种基于位移量来分析桥梁结构健康状态的监测方法。
该方法在桥洲控制应变最少的情况下，对桥梁的位移进行实时监
测，利用有限元模型进行数据分析和可视化，从而得出各个构件
的变形量和变形状态。与结片法相比，位移法更关注桥梁非均匀
变形区域，但是由于其中所涉及的多项位移测量仪器的精度及合
理选择对结果的精度和可靠性有着极大的影响,所以需要的仪器和

成本都较高。

1.3模态法

模态法是一种根据结构物固有振动特性来分析实际状态的监测
方法。所谓固有振动，是指一个物体特有的振动状态，也是任何
结构物都存在的。根据结构物测定的响应数据及其相应的完成度
等特性，提出了多数模体的统计判断工具，结合运动参数、各模
态振型形式、模态动力学特征和波速分析等方法，从而实现了结

构物状态的健康评估。

二、大型跨海桥梁评估技术与挑战

虽然桥梁结构健康监测技术已经获得了显著发展，但由于大型
跨海桥梁的建设难度比较复杂，特别是一些复杂的海底地貌，建
造中的材料和工程质量控制等问题也是在评估中需重点考虑的难

点。
2.1大型跨海桥梁评估技术方法

结合桥梁的实际工作状况，在有效的信息获取和技术数据分析
的基础上，设计和实现一个完全自动化的大型跨海桥梁评估体系
是至关重要的。主要方法包括使用大型跨海桥梁核心构件的基准
式及优化方法来识别关键的变形和断裂风险因素，通过风洞试验
或计算库来预测关键施工环境的影响，以及应用结构优化技术来

优化桥梁的形状等。

2.2技术挑战

大型跨海桥梁评估技术的关键挑战之一是在桥梁衰老及受力变
形等情况发生前，能够快速、非破坏性地检测到其异常，并能指
出异常的原因。这方面的难点在于，大型跨海桥梁的构造复杂，
充满了许多未知的结构性瑕疵和损坏。同时，桥梁所受的环境条
件也是十分复杂的，比如强风和海浪等因素是很难完全预测和控

制的。

三、大型跨海桥梁结构健康监测与评估技术研究展望

在大型跨海桥梁结构健康监测与评估技术研究的基础上，我们
需要在未来加强相应技术的研究，打造跨学科的研发团队。其主
要方向可包括建立模型、数据挖掘技术、算法优化等方面的研究，
通过不断的实验和算法优化提高大型跨海桥梁的工程品质和性能

稳定性。
针对大型跨海桥梁领域的结构健康监测与评估技术，未来也需
要在成本问题上借助科技的力量来实现降低，特别是针对一些所
需要的技术设备和材料等，我们可以通过在模型设计中使用更加

经济有效的原料及设备，来降低成本支出。

最后，对大型跨海桥梁结构健康监测与评估技术的研究还需要
加强与工程建设各环节的协同。在设计、施工、监测和评估的各
个环节中，各环节互相协同、突破作用，从而推动大型跨海桥梁

工程建设的稳步发展，走向新的发展高峰。