桥梁作为公共交通的重要载体，对区域交通的通畅运⾏、社会经济发展起到⾄关重要的作⽤。随着社会经济的飞跃式发展，桥梁交通流量快速提升，桥梁安全危害影响加剧。桥梁因为恶劣使⽤环境、荷载作⽤、年限过长等因素导致桥梁损伤，产⽣病害，威胁桥梁安全，引起桥梁事故。近⼏年来，桥梁安全事故屡有发⽣，社会影响巨⼤，⼈民⽣命安全危害后果严重。按交通运输部《关于进⼀步提升公路桥梁安全耐久⽔平的意见》交公路发〔2020〕127号规定：“2025年底前实现跨江跨海跨峡⾕等特殊桥梁结构健康监测系统全⾯覆盖。到2035年，公路桥梁建设养护管理⽔平进⼊世界前列。”为了实现各阶段桥梁⽣命线状态的可知性、可测性，及时了解、掌握桥梁的健康动态与安全状态，验证设计理论并指导后续同类型桥梁的设计，对其建⽴⼀个科学的运营期健康与安全监测系统显得尤为重要。
桥梁结构健康监测系统，通过桥梁结构安全健康监测系统的建设及运⾏，可准确、全⾯掌握桥梁运营期的环境参数及结构响应参数，并通过数据的分析对桥梁的使⽤状态和⼒学⾏为进⾏预警和初步评估，为桥梁的安全运营提供有⼒的保障。桥梁结构健康监测系统能够建⽴⼀套完备、系统化、⾃动化、智能化的桥梁整体结构健康监测、分析、预警、评估系统，专门针对桥梁⽣命线和安全评估建⽴完备的安全风险防控体系。随着桥梁结构健康检测系统的创新性发展，科技化、信息化、智能化、标准化技术监测、
研判技术⽔平逐步提⾼，桥梁平均服役寿命将⼤幅提升，实现并不断完善桥梁健康综治管理体系和能⼒的现代化。
⼆、桥梁结构安全健康监测系统组成
桥梁结构安全健康监测系统主要有桥梁结构安全健康数据监测⼦系统、数据采集与传输⼦系统、综合预警与结构评估⼦系统、桥梁健康综合管理平台四部分组成。 2.1桥梁类型及部位监测⽅式
1.斜拉桥
斜拉桥安全健康检查主要有：称重监测、伸缩缝位移监测、应⼒监测、沉降监测、外源环境监测、震动监测、索⼒监测、空间变位监测等。
2.悬索桥
悬索桥(也称吊桥)安全健康检查主要有：全桥GNSS定位、吊索索⼒监测、伸缩缝位移监测、应⼒监测、震动监测、主缆紧固⼒监测、外源车辆通载量监测、外源环境监测、外源异常预警等。
3.梁桥android电视
梁桥安全健康检查主要有：全桥GNSS定位、伸缩缝位移监测、应⼒监测、振动监测、桥墩倾斜监测、外源车辆通载量监测、外源环境监测。
4.拱桥
拱桥安全健康检查主要有：全桥GNSS定位、伸缩缝位移监测、应⼒监测、震动监测、拱圈收敛监测、外源车辆通载量监测、桥墩倾斜监测。
2.2桥梁结构安全健康数据监测
桥梁结构安全健康数据监测⼦系统分为：结构监测、环境监测、荷载监测及视频监测四⼤部分功能数据监测。
1.结构监测
结构可分为挠度监测、裂缝监测、振动监测、索⼒监测、位移监测及应变监测等类型。
1）挠度监测
桥梁主体的挠度与桥梁的承载能⼒及抵御动载荷的能⼒密切相关，桥梁收到承载车辆、⾏⼈及索拉的共同作⽤，受⼒复杂，因此对梁体挠度进⾏监测极为重要，主要采⽤静⼒⽔准仪进⾏测量。
2）裂缝监测
裂缝监测采⽤裂缝针进⾏测量，其主要⽤于不同的结构体的裂缝变化测量。
3）振动监测
桥梁动⼒特性参数（频率、振型和阻尼）和振动⽔平（强度和幅值）是桥梁整体安全的标志，桥梁材料的强度的退化会引起结构振动特性的改变，例如桥梁结构刚度的降低会引起桥梁⾃振频率的降低，桥梁局部振型的改变可能预⽰着结构局部损坏。因此对桥梁动⼒特性及振动⽔平的监测能够起到整体上对桥梁结构健康状态监测的⽬的。
4）索⼒监测
对于斜拉桥和悬索桥的张拉、索⽼化、疲劳以及受⼒变化会直接影响到结构的受⼒与安全。索⼒是⼀个影响斜拉桥和悬索桥的⼀个核⼼因素。
5）位移监测
桥塔作为桥梁的重要承重结构，主梁恒荷载、活荷载均通过对称在左右两侧拉索传递到桥塔，其受⼒主要是竖直向下的⼒，并把竖向⼒传递给桥墩。通过对桥塔顶点三维空间位置变化进⾏监测，了解桥塔的位移情况和结构的稳定性。
6）应变监测
主要通过应变监测实现，主要检查桥梁结构关键界⾯的受⼒情况，以了解结构的长期或瞬间的受⼒情况。可以了解作为主要承⼒构件的受⼒状态，以及诊断桥梁的病害。
2.环境监测
1）温度监测
桥梁所处的⽓候环境，对桥梁结构⼯作状况有很⼤的影响，在桥梁变形、应⼒变化等⼯作状态的⽐较和定量都会分析⽤到温度参数。
2）湿度监测
桥梁⼯作环境中的空⽓湿度是影响混凝⼟结构碳化和钢筋腐蚀的重要因素，是对桥梁进⾏耐久性评价不可缺少的数据资料。
3）风⼒监测
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风⼒是桥梁结构主要动⼒荷载之⼀，在风⼒的作⽤下，桥梁的主要构梁将产⽣振动，引起疲劳损伤累积，导致桥梁抗⼒衰减。通过检测风速、风向、统计最⼤风速值，可以得出结构的风与结构响应关系，了解桥梁受风⼒影响的情况。
4）⾬量监测
⾬量对桥梁的影响主要表现为降⾬对桥梁结构的风致静⼒的影响和⽔流对桥墩的冲击，通过实施监测，实施掌握桥梁在⾬⽔天⽓的实时状态。
3.荷载监测
荷载监测分以下三类：车流量监测系统、称重监测系统，主要检查其数据为断⾯交通流、车型、车轴重、轴数、车辆总重、车速等。
高频淬火工艺车辆称重监测采⽤不停车称重的⽅法，称重测点⼀般选择在路基或有稳定⽀撑的混凝⼟结构铺装层内，覆盖所有⾏车道。本地导航
通过对车流量及重量的监测，掌握各个时段桥梁所需承载的总量，对于荷载过重的桥梁可以提供控制车辆数量和重量的数据参数。
4.视频监测
以视频⽅式呈现，对桥梁整体状态实时监控，具备紧急情况时的应急响应能⼒。
2.3数据采集与传输
数据采集与传输⼦系统完成传感器数据的采集、信号调理以及数据传输。各种不同类型的传感器采⽤不同的信号调理模块，数据采集模块完成对调理后的传感器信号的处理与转换，最终形成统⼀的数字信号；数据传输模块将经过采集模块获得的传感器监测参数的数字信号调制成可供远程传输的信号，并完成信号的远程传输及解调任务。数据采集与传输⼦系统同时也作为传感器发送采集指令的载体与通道。
数据采集与传输⼦系统设计主要应考虑：传感器输出信号类型、信号电缆的类型和长度、采样频率和测量精度。
1.模块预期功能因⼤桥结构健康监测涉及的传感器种类多，输出信号类型多，因此必须根据不同的传感器种类、精度以及采样频率的要求，采⽤不同的传输⽅案，并将采集系统集成⼀个⼤系统，该系统应具有以下特点和功能。
◆系统集成化程度⾼，便于统⼀管理控制；
◆具有良好的兼容性、可扩展性和开放性，容易进⾏传感器升级；
◆⾃动对各传感器信号进⾏实时采集、同步传输、⾃动存储并便于查询；
◆具有识别传感器与⼦系统故障并⾃动报警的功能；
蝶形胶布◆各监测项⽬在现场具有数据缓存和预处理功能；
◆具有单点故障不影响控制⽹络其他部分的功能；
◆数据采集软件应界⾯友好、便于操作，具有数据捕获、筛选和档案处理功能；
2.数据采集策略由于⼤桥实测数据特别是动态采集数据量庞⼤，若不采取合理的采集与存储策略，则会导致整个数据系统⾮常臃肿，因此，应采取合理的采集策略，本系统根据不同的数据要求采⽤以下⽅法进⾏采集：
A.定时制，预先设定采样的时刻和采样时间；
B.触发制，设置阈值或其它触发条件，结构测点满⾜触发条件时采样，采样时长可预定或根据事先确定的条件来终⽌采样；
C.统计制，采⽤⾬流计数法进⾏谱统计和记录，并采⽤统计的⽅法同时记录每统计时段的最⼤值、最⼩值、均值⽅差和趋势等；
D.以上⽅法并⾏。
采集⽅案很⼤程度上依赖于系统要求和数据库的容量。静态数据反映的是桥梁结构缓慢的变化过程，并且采集的次数较少，所以，对于静态数据，可以完全提交或采⽤统计⽅式存储；相对⽽⾔，动态监测的数据量远⼤于静态数据，故重点考虑动态数据的采集与存储。理论与试验都证明，结构的⾼阶动⼒特性与结构损伤的关系更明显，更有利于结构损伤的监测和判断。但是，如果缺少外部有效激励，仅采⽤环境激励动⼒特性的检测⽅法是不可能准确地检测到结构的⾼阶频率和振型的。另外，结构损伤除了在特⼤事故和恶劣⽓象时可能会突然发⽣，⼀般结构损伤是⼀个缓慢累积的过程。因此可以考虑在正常情况时，可采⽤⼀天内选择⾼峰期或夜间某些时段（以满⾜动⼒特性分析和振动响应为前提）的⽅案；在特⼤事故或恶劣⽓象时，可采⽤连续采集⽅式的随机采集。采集完成后进⾏实时动⼒分析和时间序列分析，如果结构安全则抛弃此段采集的原始数据，仅保留分析结果和统计参数，这样对数据库的压⼒就会更⼩。
3.数据采集流程数据采集系统包括风速数据采集、温湿度数据采集、结构⼏何状态。数据采集、结构响应数据采集等内容
2.4综合预警和结构评估
桥梁的健康状况主要根据桥梁的设计信息、施⼯阶段信息、⼈⼯检查结果以及⾃动化监控系统的监测结果加以评估。结构安全综合评估⼦系统主要包括构件评级系统、疲劳损伤评估以及整体状况评估等
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内容。结构安全综合评估系统通过相应的评价软件完成数据分析与解释、结构健康状况评价、结果数据管理、⽣成结构健康状况报告等功能。
2.4.1安全综合评估主要功能和处理信息
主要功能：
◆能够对巡检、监测以及识别的结果进⾏趋势对⽐、分析与预测；
◆对结构应⼒、变形等监测参数建⽴有明确的预警指标，能够对其监测结果进⾏分级预警；
◆根据内⼒基准状态识别的结果并在此基础上进⾏活载及其它荷载的加载以获得结构的组合内⼒，进⽽对其进⾏安全程度进⾏判断；
◆根据疲劳热点监测的结果预测疲劳寿命、疲劳损伤；
◆根据定期测量和巡检的结果对结构损伤进⾏定级评估；
◆综合各种内⼒状态及损伤的情况对结构进⾏综合评估。综合评估系统主要处理的信息包括：
◆⼈⼯巡检获得的损伤信息；
◆⾃动化监测⼦系统获得的变形、索⼒以及应⼒等信息；
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