大型桥梁安全监测评估新技术探索与实践

李 博

（北京中交桥宇科技有限公司，北京 100000）

桥梁作为城市交通建设的重要组成部分，可直接彰显城市发展水平，为运输市场建设提供基础平台。现阶段，我国桥梁工程通过不断吸收国外先进技术、扩宽创新路线等方式，实现了快速发展，使大量大跨度桥梁落成。为使大型桥梁结构安全性与使用寿命达到国际先进水平，相关管理部门需做好安全监测评估新技术的研究与应用工作，通过分析现有桥梁建设存在的问题，构建起功能更加完善的安全监测评估系统，降低桥梁结构安全事故发生概率，使桥梁工程建设事业朝着先进化、智能化的方向发展。

1 大型桥梁安全监测评估新技术发展重要性

与其他桥梁工程相比，大型桥梁投入资金更多、建设周期长、运营压力大，更需要加强安全监测评估工作，将更多先进技术手段投入桥梁安全保障管理工作中。

但就目前来看，在大型桥梁安全监测评估新技术应用期间，存在桥梁生命周密与传感装置寿命周期不匹配、监测系统的实用性有待提升等问题，需相关工作人员将更多时间投入安全监测评估系统的开发与完善过程中，确保安全监测数据全面、及时，桥梁结构中存在的问题得到快速解决。

2 大型桥梁安全监测评估新系统应用问题与解决措施

2.1 海量监测数据的评估技术

（1）存在问题。我国于20世纪90年代引进桥梁结构安全监测评估系统，因积累的实际应用经验不足，导致桥梁结构安装状态的评估工作进展缓慢。以某市大型桥梁为例，该桥梁工程在结构监测数据采集过程中投入了大量经费，但因缺乏有效的安全评估系统，导致大量结构检测数据没有得到及时处理，无法发挥出安全监测系统的积极作用。

（2）对策。①为更好地解决大型桥梁安全监测数据分析问题，需基于桥梁定监测资料信息，对结构进行及时修正。一方面，在原安全监测评估系统内部增设损伤报警装置，为桥梁维护工作争取时间，控制桥梁严重安全事故发生概率；另一方面，确保所应用的安全监测评估新技术能够符合我国既有桥梁工程现状，通过着重监测内力、挠度等性能，更好地反映桥梁结构整体响应程度。另外，制定桥梁结构安全评定标准，在监测数值超过安全评定标准时，需对桥梁结构进行全面检测。②积极应用更加先进的安全监测评估新技术，如基于劣化效应下的安全评估技术。收集大量温度、外荷载度等信息，应用相应的结构总效应函数与小波分析方式将桥梁结构劣化效应统计出来，实现桥梁的状态安全评估。③应用时变可靠度安全评估技术，结合桥梁安全监测信息，计算出其自身荷载效应的统计参数。基于大型桥材料、尺寸以及计算模式的不同，分析出桥梁结构抗力参数。值得注意的是，在分析大型桥梁安全监测数据期间，需将安全监测评估新技术综合在一起使用，确保不同新技术技术之间的优势能够互补，使安全监测评估结果更加客观。

2.2 桥梁寿命与传感器寿命问题

（1）存在问题。大型桥梁生命周期会受到装配制造水平、运营环境等影响，存在预估难度大等问题。为能够更加准确地计算出桥梁寿命周期，对寿命周期进行监测，需采用更加先进的安全监测评估系统。但由于安全监测评估系统中所使用的传感器装置结构复杂，其使用周期明显短于桥梁全寿命周期，无法实现桥梁结构全时间段监测目标，需对安全监测评估新技术进行不断优化。

（2）对策。采用预埋与表贴接力式的安全监测方法，即在桥梁建设阶段，将传感装置埋设内部结构中，监测桥梁自身的恒载应力。在桥梁运营前期，在结构表面安装表贴式传感装置，对结构的活载应力进行监测。收集这些传感装置的测量数据，对受到温度等环境影响的数据进行修正，从而绘制出相应的监测数据图。在桥梁界面位置的预埋传感装置无法正常运行的情况下，应利用表贴传感器应力数据将预埋监测数据推算出来，确保桥梁结构的整体恒载、活载作用的全周期监测目标能够得到充分实现。

3 大型桥梁安全监测评估新技术的实用性

在大型桥梁安全监测评估过程中，需确保监测数据具有稳定、可靠的特征，将其作为能够评估大型桥梁综合性能的重要依据。由于大型桥梁安全监测评估工作的复杂性显著，安全监测评估新技术种类繁多，各桥梁工作所使用的监测手段存在一定差距。此种现状也间接证明了我国还是缺少综合性能更好的桥梁安全监测技术。文章以监测大型桥梁挠度为例，对现有安全监测评估新技术进行分析。

3.1 非接触张力线桥梁监测技术

原有接触式张力线监测技术主要通过人工读数的方式感知桥梁位移变形情况，数据精准度不高，监测效率与预期目标存在一定的差距。而采用新型非接触张力线桥梁监测系统，具有监测成本低、安装与操作便捷、在线监测精度高等优势，具有更加显著的监测实用性。将其应用在桥梁挠度监测过程中，张力线组安装在桥墩处，对张力线受拉的形变程度进行监测与自动采集，从而获取桥梁挠度数值。

3.2 激光透射式监测系统

为确保大型桥梁挠度测量结果更加符合桥梁结构实际情况，也可采用激光透射监测方式将相关桥梁测量视频中的关键信息与数据提炼处理，通过标识不同颜色、阙值等方式，获得精准监测结果。与其他安全监测评估新技术相比，激光透射式监测系统具有测量结果精度高、设备运行成本低等特征，能够更好地适用于大型桥梁的连续挠度监测项目。在实际测量期间，激光发射装置会将激光投射到固定反射投影靶上。在监测点出现一定程度的位移等情况时，激光也会随桥梁结构位移发生距离上的转变。

3.3 线性测量与重现系统

在大型桥梁安全监测评估期间，挠度测量没有实现连续挠度线性测量目标，仅能够应用于较少观测点的高度，推断出桥梁挠度线性，实际应用范围较为狭窄。同时，对于线性挠度的监测多采用人工监测方式，测量精度与效率往往会受到测量人员专业水平影响，需设计并开发倾角测量连续挠度监测装置。

3.4 锚碇位移监测

在大型桥梁工程中，锚碇可为桥梁结构提供充足的承载力，在锚碇受到损坏的情况下，桥梁会出现重大安全事故。因此，在桥梁安全监测评估期间，需对锚碇的状态实时观测。在监测锚碇位移情况期间，需将准直激光发射装置固定在锚碇结构安装点上，用准直激光发射装置发射在的结构靶面，采用设备输出方式，采集与分析模拟视频信号，从而明确计算软件处理的坐标位置。在锚碇结构发现位移的情况下，光斑也会发生相同的位移，从而判断出锚碇结构的稳定性。应用激光发射装置监测锚碇，具有监测费用低、精准度高、稳定性强等优势，可以更好地实现不同环境下的锚碇结构位移监测目标。

为切实提升大型桥梁锚碇结构安全监测评估精准性，相关监测部门也需增强数据、信息以及桥梁工程等学科之间的交叉创新，结合先进的大数据、云计算、人工智能技术，针对大型桥梁安全监测评估工作构建相应的远程监测与管理平台，使桥梁安全监测评估系统实用性得到稳步提升。

4 大型桥梁工程安全监测评估新技术的发展前景

基于发达国家建设经验，在桥梁工程发展高峰期后，桥梁结构性能优化问题更需受到相关工作人员的高度关注，不断更新现有安全监测评估新技术，切实提升桥梁结构管养水平。

针对大型桥梁工程安全监测工作，需积极引进更加先进的模型构建技术，组织开展多尺度、高精确性的桥梁结构模型试验，深入挖掘桥梁安全监测数据价值，结合结构外荷载力等力学演变规律，及时发现桥梁结构内部安全隐患，制定出更加科学、完善的桥梁结构维护方案，科学指导桥梁工程后期管养工作有序开展。同时，应用日渐成熟的信息通信技术，建立大型桥梁结构工程的数据存储系统，提升安全监测数据的公开性、共享性，确保桥梁安全监测评估结果真实有效，为后期大型桥梁工的建设及监察工作积累大量实践经验。另外，还可以引进人工智能设备，提升桥梁工程安全监测评估工作效率，降低工作人员监测难度，确保国内桥梁安全监测评估水平处于国际领先地位。不仅如此，还应加强桥梁工程学、信息学与经济学的交叉联动创新力度，切实提升桥梁结构安全监测评估系统的运行经济效益，构建更加适应社会信息化发展的云计算监测平台，使桥梁结构安全检测评估工作能够更好地实现一体化发展目标，推进城市化发展进程。

5 结束语

总而言之，随着我国大型桥梁工程建设数量的不断增加，桥梁结构安全监测评估工作迫在眉睫。为充分发挥出安全监测评估系统的积极作用，相关工作人员需将当前关注重点放置在多尺度桥梁结构模型试验中，对桥梁结构安全监测数据进行深入分析，评估桥梁各项性能，从根本上控制桥梁工程安全事故发生概率，为保障人们人身财产安全打下坚实技术基础。根据桥梁结构受力特点及健康监测的具体要求，文章确定了监测项目、监测内容、监测数采方式及数据库管理与查询方式，建立了一套长期健康监测系统，并在深入研究各种状态评估方法的基础上，建立了基于统计处理的健康状态评估方法，实现了对桥梁工程健康状态的初步评价。