欧进萍-大型桥梁结构全寿命健康监测与安全评定
新疆果子沟大桥结构健康监测系统综述_王平
王 平1 ，刘 炎2 ，陈 杰2
（ 1． 新疆交通建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830049； 2． 中交路桥技术有限公司，北京 100029）
摘 要： 文章主要介绍新疆果子沟大桥结构健康监测系统的设计思路。系统包括传感器系统、数据采集系统、数据
处理与控制系统及评估系统。其中评估系统是整个健康监测系统的核心，包括红线预警、桥梁承载能力评估和详细
［3］ Salawu OS． Detection of structural damage through changes in frequency： a review． Engineering Structures，1997，19（ 9） ： 718 － 723．
［4］ 李宏男，李东升． 土木 T 程结构安全性评估、健康监测及诊断述 评． 地震丁程与 T 程振动，2002，22（ 3） ： 82 － 90．
16、17、19
监测结构 响应
温度计 加速度计
截面 2、5、8、11、12、14、16、 70
17、19
截面 2 ～ 8、12 ～ 15、17 ～ 20
30
GPS 监测站
截面 5、15、20
6
GPS 参考站
奎屯侧桥址附近高地
1
位移计
截面 1、9
4
倾角仪 截面 12、13、14、17、18、19 12
新疆果子沟大桥是国道 045 线赛里木湖至果子沟 口高速 公 路 建 设 项 目 控 制 性 工 程 之 一，桥 梁 全 长 700m，为 （ 170 + 360 + 170） m 双塔双索面钢桁梁斜 拉桥，桥面距谷底净高达 200m。大桥是自治区公路 第一座斜拉桥，也是国内第一座公路双塔双索面钢桁 梁斜拉桥。桥址处地震运动频繁，风速高，环境温差 大。因此，对大桥运营期间进行健康监测、诊断以及 各种灾害影响下的损伤预测和损伤评估，具有重要的 现实意义。
结构模糊随机振动基本理论创建者我国防灾减灾工程领域学科带头人中国工程院院士欧进萍
项 ； 发 表 学 术 论 文 １０ 篇 、 ６多 出 版 著 作
４ ； 获 国 部
与健 康监 测 学报 》等 多个 学 术刊 物编 委 或
编委会副主任 。
欧进 萍 院士 主要 从 事 结构 灾 害演 化 行 为与 健康 监测 、结构 振动 控制 、抗灾 减 灾 新型 结构 体 系与 性 能设计 等方 向的研 究 。
程 专 业 研 究 生 。１ ８ 年 毕 业 于 哈 尔 滨 建 ７ ９
筑 大 学 结 构 力 学 专 业 ，获 博 士 学 位 。 １ ８ ．９ ０ 在 哈 尔 滨 建 筑 大 学 力 学 博 士 ９７１９年 后 流 动 站 从 事 科 学 研 究 。 出站 后 提 升 为 教
方 法 ； 在 海 洋 平 台结 构 安 全 保 障 技 术 方
项 目 等 ２ ４
展 计划 （ 简称８ ３ ６ 计划 ）海洋 资源开 发技术
主 题专 家 组专 家 （ 曾任 副 组 长 ） 、 国 际 结
构控 制 与健 康监 测 学会 执行 理事 、国 际结 构控 制 学会 中 国分 会 主席 、 中国振 动 工程
学 会 副 理 事 长 、 中 国力 学 学 会 常 务 理 事 、 中 国 土 木 工 程 学 会 理 事 、 《 际 结 构 控制 国
展 了 高 阻尼 减 振 结 构 及 其 相 关 理 论 。 欧进 萍 院 士 还 在 国 内率 先 开 展 了 自愈 合 混 凝 土 的研
型 号不 同用 途 的性 能优 良的磁 流变 液 ；设
计 了 阻 尼 力 范 围 为６ 公 斤 到４ 吨 的 各 型 号 Ｏ Ｏ 的 阻尼 器 ： 他 们 研 制 的 最 大 阻 尼 力 为 １ 吨 左 右 的 阻 尼 器 已成 功 用 于 国 内两 座 桥 梁 斜 拉 索 的 振 动 控 制 ； 研 制 的 最 大 阻 尼 力 为
基于RIA的桥梁结构健康监测状态评估系统
基于 Ｒ Ａ的桥梁结构健康 监测状态评估 系统 Ｉ
田 蕊 ， 谭 励 苏 维 均 ， 商 利 利 ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｉｗ ｆ ｈ ｅ ｕ ｉ ｓ ｓｏ ｌｒ ｅ ｒｄ ｅ ｒ ｃｕ ｅｃ ｕ ｅ ｙ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｅ ｖ ａ ，ｔ ｅ ｒｄ ｅｓｒ ｃｕ ｅ ｅ ｌ ｙｍ ｏ ｉ ｒ ｇ ｓ ｒ ｃ ： ｎｖ ｅ ｏ ｔ ｅｓ ｃ ｒｔ ｒ ｋ ｆ ａ ｇ ｉ ｇ ’Ｓ ｔ ｔ ｒ ａ ｓ ｄｂ ｒ ａ ｉ ｇｈ ａ ｙ ｌ ｄ ｈ ｉ ｇ ｔ ｔ ｒ ａｔ ｎ ｔ ｉ ｙｉ ｂ ｓｕ ｎ ｏ ｂ ｕ ｈ ｈ ｏｎ ａ ｄ ｓａｅ ａ ｓ ｓ ｍｅ ｔ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｒｃ ｔｒ ｃ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｐ ｔ ｖ ｌ ａｅａ ｄ ａ ａ ｙ ｅｔ ｅｍａ ｎｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｗｈ ｃ ｎ ｔｔ ｓ ｅ ｓ ｎ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｉ ｅ ｔ ｐ ｉ ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｓ ｔ ｅ ａ ｕ ｔ ｎ ｎ ｌ ｚ ｉ ａ ａ ｔ ｒ ， ｓ ｉ ｎ ａ ａ ｃ ｏ ｅ ｓ ｕ ｏ ｈ ｉｈ
端 系 统 的 性 能 ， 效 降 低 了服 务 器 的 负 载 。 有
受力 与损 伤 演 化 规 律 ， 桥 梁 的养 护 维 修 提 供 指 导 ， 效 保 障 为 有
桥 梁 服 役 安全 … 目前 基 于 Ｗｅ 。 ｂ的桥 梁 结 构 健 康 监 测 软 件 系 统 受 限 于 Ｗｅ 系 统 的 工 作 机 制 、 Ｔ ｂ Ｈ ＭＬ的呈 现 能 力 、 现 的 技 实
大跨度桥梁健康监测及安全评估研究
四川建筑 第卷5期 1大跨度桥梁健康监测及安全评估研究肖冠英(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031) 【摘 要】 桥梁健康监测和安全评估已成为国内外相关领域的研究热点。
文中详细地介绍了桥梁健康监测系统的具体构成和设计准则,重点对桥梁的安全评估模型中的层次分析法和人工神经网络法进行了较为全面的理论分析。
【关键词】 桥梁; 健康监测; 设计准则; 安全评估 【中图分类号】 U446 【文献标识码】 A1 概 述 大跨度桥梁的生命周期一般包括总体规划、设计施工以及运营管理这三大阶段。
以往由于受到技术和经济条件的限制,主要精力都集中在设计施工阶段。
近年来随着经济技术的发展,特别是交通网络的迅速发展,桥梁建设的形式和功能更加复杂多样化。
加之跨度也愈来愈大,以及建桥的巨大投资和它在国民经济发展中的重要作用,桥梁的健康监测和安全评估工作已愈来愈受到人们的重视。
例如,丹麦对总长1726m 的Fa r oe 跨海斜拉大桥进行施工阶段及通车首年的监测;墨西哥对总长1543m 的Ta mp ico 斜拉桥进行了动力特性测试并比较了环境激振和传统振动试验的效果;英国在总长522m 的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle 桥上布设传感器,监测大桥运营阶段在车辆与风荷载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应,同时监测环境风和结构温度场。
中国自20世纪90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的长期监测系统,如香港的Lant au Fixed C rossi ng 和青马大桥、内地的虎门大桥、徐浦大桥,江阴长江大桥等在施工阶段己安装健康监测用的传感设备,以备运营期间的实时监测。
最近在苏通大桥建立了健康监测评估以及在武汉阳逻公路大桥完成了光纤光栅桥梁施工控制及健康监测系统;特别是近年建成的位于江苏省境内的润扬长江大桥的结构健康监测系统除了对大桥的车流量、车辆荷载状况(车载、车速及车流量)、桥址处的气候环境(风速、风向)、地动脉、索塔沉降等进行检测以外,还对南汊悬索桥的主跨纵向、横向、竖向位移、载面的压力分布、温度等,锚室主缆索股拉力、索塔的振动特性,北汊斜拉桥的斜拉索拉力、斜拉索振动、主梁线型、索塔的振动等特性进行了连续监测。
土建老八校
一、土建老八校风采依旧中国王牌土木院校——“土建老八校”名单：第一名、清华大学；第二名、同济大学；第三名、东南大学；第四名、天津大学第五名、重庆大学；第六名、哈尔滨工业大学；第七名、西安建筑科技大学；第八名、华南理工大学"老八校"培养了大量的土建类优秀人才，其土木工程专业排名均在全国院校前列，专业实力毋庸质疑，在中国土木界的地位无人能撼，对于很多用人单位来说，"老八校"的出身是一块就业的敲门砖。
中国土木工程第一名：清华大学——低调做学术，始终占据科研实践最高峰清华大学土木工程专业涵盖土木水利学院（土木工程系、建设管理系、水利工程系）、建筑学院（原土木工程系建工专业）、环境科学与工程系。
招收土木工程专业的硕士研究生，各院系根据自身学科特点在土木工程一级学科下设置了不同的专业方向，比如土木工程系的土木工程信息技术、土木工程材料，环境科学与工程系的给水处理理论与技术、废水处理理论与技术、城市垃圾处理处置工程等，都是比较有国内排名第一的特色的学科。
土木工程系拥有工程结构、建筑材料、工程测量等设备先进的实验室。
结构工程与振动教育部重点实验室的主要部分也设在土木工程系，它是全国高校中规模最大的工程结构实验室之一。
结构工程学科早在1988年即被评为国家重点学科，为全国最早，结构工程也在随后的历次评估中名列榜首，傲视群雄。
清华土木系的门槛比较高，这里集中了大批土木界的优秀人才。
清华土木各专业的分数线不一样，考生可以根据自己的实力和兴趣爱好选择适当的专业。
如果报考的是热门专业（如钢结构、混凝土、结构理论、有限元仿真等），或者报考了热门导师（如袁驷、聂建国、辛克贵、郭彦林、韩林海等），考研分数必须名列前茅才有录取的希望。
如果被第一专业拒绝，再想调剂到其他专业往往比较困难。
如果是跨专业考研，工程力学系、水利系的考生比较有优势，因为这些专业的专业基础课程差别不大。
作为中国最好的工科院校，"清华制造"无疑是就业的第一保障，清华的理工科毕业生在各个行业都受到追捧。
桥梁结构安全状态等级划分与评定依据
桥梁结构安全状态等级划分与评定依据一、结构年限：结构年限是评定桥梁安全状况的重要指标。
一般来说，结构年限是指桥梁设计寿命，通过评估桥梁是否超过了设计寿命可以判断其安全性。
当桥梁使用年限达到设计要求时，需要进行加固或更换。
二、设计荷载：设计荷载是桥梁结构设计的基础。
根据桥梁设计时所考虑的荷载标准和参数，可以对桥梁结构的安全性进行评定。
如果在使用过程中超载情况严重，会导致桥梁结构的疲劳损伤，降低其安全性。
三、现状监测数据：现状监测是指通过安装传感器设备对桥梁结构进行实时监测，获取其变形、振动、应力等数据。
通过对这些数据的分析和比对，可以评定桥梁的安全状况。
如果监测数据显示桥梁出现了明显的异常变化，需要进一步检查是否存在结构损伤或病害。
四、结构损伤和病害：结构损伤和病害是桥梁结构安全性评定的重要指标。
结构损伤包括裂缝、腐蚀、疲劳、变形等情况，病害包括锈蚀、腐蚀、混凝土剥落等情况。
通过对桥梁结构进行巡查和检测，可以发现和评定这些损伤和病害的严重程度，从而评定桥梁的安全性。
根据以上评定依据，可以将桥梁结构安全状态分为以下几个等级：一、正常状态：桥梁结构年限在设计要求范围内，设计荷载未超过标准要求，监测数据正常，无结构损伤和病害，桥梁结构安全性较高。
二、一般状态：桥梁结构年限在设计要求范围内，设计荷载未超过标准要求，部分监测数据出现异常但不影响结构的安全性，部分轻微的结构损伤或病害未达到需要采取修复措施的程度，桥梁结构安全性一般。
三、警告状态：桥梁结构年限接近设计要求的上限，设计荷载超过标准要求，监测数据显示出结构变形、振动、应力等异常情况，部分结构损伤或病害已达到需要采取修复措施的程度，桥梁结构安全性较低。
四、危险状态：桥梁结构年限已超过设计要求的上限，设计荷载明显超过标准要求，监测数据显示出严重的结构变形、振动、应力等异常情况，结构损伤或病害已达到需要采取紧急修复措施或限制使用的程度，桥梁结构安全性极低。
大型桥梁结构健康监测系统的设计方法-(李惠+欧进萍)
大型桥梁结构健康监测系统的设计方法李 惠 欧进萍（哈尔滨工业大学土木工程学院）摘要结构智能健康监测愈来愈成为重大工程结构健康与安全的重要保障技术，也愈来愈成为重大工程结构损伤积累、乃至灾害演变规律重要的研究手段。
由于我国重大工程结构建设日新月异、突飞猛进，智能健康监测方法、技术和系统的研究、开发与应用吸引了我国土木工程领域众多科技工作者很大的兴趣和积极的参与，并且得到了快速的发展。
我国是桥梁大国，而桥梁结构是服役性能退化较显著的重大工程之一。
本文首先研究了大型桥梁结构健康监测系统的设计总则，结合与桥梁结构健康监测系统有关的理论、方法和技术，分析了健康监测系统的传感器子系统、数据采集子系统、信号传输子系统、损伤识别与模型修正及安全评定、数据管理子系统及系统集成技术等的设计原则与方法及功能要求；采用上述桥梁健康监测系统设计方法，为山东滨州黄河公路大桥和松花江斜拉桥设计并实现了不同等级的健康监测系统，系统运行表明，所建立的桥梁结构健康监测系统协调运行，系统性能很好。
关键词：桥梁；健康监测系统；光纤光栅传感器；无线传输技术；系统集成；数据库；工程应用Design and implementation of health monitoring systems forcable-stayed bridgesLI Hui OU Jinping(School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology)ABSTRACT The intelligent health monitoring system more and more becomes a technique for ensuring the health and safety of civil infrastructures and also an important approach for research of the damage accumulation or even disaster evolving characteristics of civil infrastructures, and attracts prodigious research interests and active development interests of scientists and engineers since a great number of civil infrastructures are planning and building each year in mainland China. Number of cable-stayed bridges have been constructed and are planning to be constructed in mainland China, however, the performance of cable-stayed bridges deteriorates rapidly in long-term service. General design principles of the health monitoring systems for cable-stayed bridges are studied. The design methods of the sensors, software and hardware of data acquisition module, signal transmission, damage detection, model updating, safety evaluation, database and system integrated technologies are analyzed and the basic functions of the health monitoring systems are pointed out. An on-line health monitoring system for the Shandong Binzhou Yellow River Bridge and an off-line health monitoring system for the Harbin Songhua River Bridge are designed and implemented. The two systems have been running for several months and data measured by these two systems are also presented in this paper.Keywords: cable-stayed bridges; health monitoring systems; optical fiber Bragg-grating sensors; wireless communication techniques; system integration; database; implementation国家自然科学基金重大国际合作研究项目（编号：50410133）的资助1. 前言我国经济正处于高速增长时期，为适应经济建设的需要，我国交通事也得到了大规模的发展，大跨度桥梁的建设方兴未艾，并将在未来仍然保持高速增长。
哈工大土木院师资信息
学院简介创建者：创建时间： 2009-12-03 更新时间： 2011-04-15哈尔滨工业大学土木工程学院的历史可以追溯到1920年创立的中俄工业铁道建筑专业及1950年成立的中国第一个工业与民用建筑专业，1952年起招收导师制研究生和研究生班，1986年获得博士学位授予权，拥有土木工程和力学两个一级学科博士后流动站，1998年是全国首批土木工程一级学科博士学位授权单位，2000年获准设立“长江学者奖励计划”特聘教授岗位。
1995年土木工程专业以优异成绩首批通过国家专业认证评估，2000年6月和2005年6月分别以优异成绩通过5年一次的国家专业复评。
2001年结构工程学科被评为国家重点学科，2002年工程力学被评为国防重点学科，2003年在高等学校与科研院所学位与研究生教育评估所组织的一级学科评估中土木工程专业和力学专业均位居全国第三,2007年土木工程专业被教育部门评为一级学科国家重点学科。
土木工程学院设有土木工程和理论与应用力学两个本科专业，按土木工程大类招生。
设有建筑工程、岩土与地下工程、土木工程材料三个专业方向和一个土木工程力学精英班（按4+2目标培养），在入学第四学期选择专业方向。
结构工程、岩土工程、防灾减灾工程及防护工程、工程力学为博士点学科，固体力学为硕士点学科。
拥有土木工程和力学两个一级学科博士后流动站。
土木工程学院拥有“结构与抗震减震”、“寒冷地区混凝土工程病害与防治”两个部级重点实验室及“寒区低碳建筑”黑龙江省工程研究中心。
拥有风洞与浪槽联合实验室、岩土与地下工程实验室、国防抗爆与防护工程实验室、结构智能监测实验室、土木工程低温实验室5个特色实验室及土木工程高性能计算中心，与美国、俄罗斯等国家的研究机构共同成立了6个国际联合实验室。
学院还拥有土木工程大学生实验创新中心。
土木工程学院现有教职工140人，其中专职教师109人。
拥有王光远、沈世钊、谢礼立、欧进萍等4名中国工程院院士，拥有国家教学名师王焕定教授，拥有长江学者李惠教授和郑文忠教授，拥有教育部新世纪优秀人才6人，博士生导师34人，教授39人，副教授43人，具有博士学位的教师82人。
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The Life-Cyce Health Monitoring and Safety Evaluation of Large-Span Bridges
Prof. Jinping Ou
School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, China
School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, China
Email: oujinping@, oujinping@
This presentation mainly includes following contents:
Background: There is the largest scale infrastructure such as the large-span bridges etc. in the world to have been building in China in recent 20 years so that it is just the chance to employ and develop the approaches and technology of the life-cycle performance monitoring, evaluation, control and design of infrastructure. Monitoring of Life-cycle Performance: What is the health of infrastructures? It would includes all factor changes resulting in the deterioration of the performance such as safety, serviceability, durability, sustainability of infrastructures. Structural health monitoring plays more and more important role in the life-cycle performance evaluation and design of infrastructure.
Data Mining and Performance Evaluation based on SHM: Based on SHM, it would be more possible to model the real long-term environmental actions and the deterioration of material, members and structures. Multi-scale models and their updating based on SHM would provide important base for the life-cycle performance evaluation of infrastructure.
Design of Life-cycle Performance: The real long-term environment actions such as fatigue loading, temperature changing and acid, alkali, chloride actions etc, the deterioration of material, members and structures such fatigue, corrosion, aging etc and their relationships are the important base for the life-cycle performance design of civil infrastructures.
Challenging Issues of Disaster, Damage and Health Monitoring: It includes some challenging issues of earthquakes disaster, wind effects, fatigue and durability monitoring.。