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橋梁監(jiān)測(cè)是通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評(píng)估，為橋梁在特殊氣候交通條件下或橋梁運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁維護(hù)、維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)控：橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運(yùn)營(yíng)的物理與力學(xué)狀態(tài)；橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如支座）和附屬設(shè)施（如振動(dòng)控制元件）的工作狀態(tài)；結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性；橋梁所處環(huán)境條件等。

（一） 監(jiān)測(cè)范圍

1. 敏感部位監(jiān)測(cè)。一般只在橋梁內(nèi)力、應(yīng)變、位移變化和裂紋產(chǎn)生對(duì)橋梁影響至關(guān)重要的（敏感）部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2. 總體監(jiān)測(cè)。特大橋梁構(gòu)造復(fù)雜，難以做到地毯式人工監(jiān)測(cè)。鑒于特大橋梁的重要性，需要適時(shí)地得到橋梁正常工作的總體狀況。通過(guò)對(duì)可能取得的橋梁工作參數(shù)，采用不同的方法進(jìn)行“識(shí)別”找到橋梁異常的一個(gè)或幾個(gè)可能部位，再由配備檢測(cè)設(shè)備的專(zhuān)業(yè)人員到可能異常部位檢測(cè)。

（二） 監(jiān)測(cè)方式

1. 人工監(jiān)測(cè)：配備簡(jiǎn)單的儀器，用人工作地毯式監(jiān)測(cè)，用模糊分級(jí)描述橋梁狀況，一般可作為定期監(jiān)測(cè)、突發(fā)性事件后的特別監(jiān)測(cè)。

2. 自動(dòng)檢測(cè)：用固定在橋梁上的專(zhuān)用設(shè)備，實(shí)際地監(jiān)測(cè)橋梁的工作參數(shù)；由專(zhuān)用設(shè)備和軟件對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行識(shí)別加工，得到能反映橋梁工作狀態(tài)的狀態(tài)信息；再用特定的方法分析這些信息并與橋梁的健康檔案相比較，給出橋梁的健康狀況或損傷狀況。一般適用于特大的或重要的橋梁在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。這種方法自動(dòng)化程度高，是當(dāng)前研究熱點(diǎn)與發(fā)展方向；但是難度大，目前使用尚少。

3. 聯(lián)合監(jiān)測(cè)：考慮到前兩種方法的實(shí)際情況，用各種小型的自動(dòng)化程度較高的儀器，配合人工監(jiān)測(cè)，是一個(gè)比較可行的方案。

（三） 監(jiān)測(cè)的狀態(tài)

1. 靜態(tài)：監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的靜態(tài)幾何和力學(xué)參數(shù)，用以分析橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。靜態(tài)監(jiān)測(cè)比較困難，一般都是加載檢測(cè)。但是靜態(tài)參數(shù)比較直觀地反映了橋梁的工作狀態(tài)。

2. 動(dòng)態(tài)：監(jiān)測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)幾何和力學(xué)參數(shù)，用以分析橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)適用于運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)。

（四） 常規(guī)監(jiān)測(cè)的工作參數(shù)及橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與手段

1. 常規(guī)監(jiān)測(cè)的工作參數(shù)

（1） 位移。包括絕對(duì)位移和相對(duì)位移，靜位移和動(dòng)位移。

（2） 變形。如靜態(tài)撓度、靜態(tài)應(yīng)變等。

（3） 力。如索的張拉力。

（4） 動(dòng)力參數(shù)。如速度、加速度、可轉(zhuǎn)換成頻率、振動(dòng)，再轉(zhuǎn)換成張力、位移。

（5） 外觀和完整率。如氣蝕、磨損、裂縫、剝落。

（6） 物理化學(xué)現(xiàn)象。如混凝土堿集料反應(yīng)、混凝土中性化（碳化、酸雨、氯蝕）、鋼材銹蝕。

（7） 環(huán)境。如風(fēng)速（向）、空氣（或橋體）溫度、地震、交通量（和荷載）。

2. 橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與手段

橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器（包括傾角傳感器、加速傳感器、溫度傳感器、應(yīng)力傳感器、拉力傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、濕度傳感器等）、信號(hào)調(diào)理模塊、傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、健康監(jiān)測(cè)模型、預(yù)警模塊等組成。主要儀器包括位移（量程）計(jì)、傾斜儀、（高程、方位、距離）測(cè)量設(shè)備、GPS、數(shù)字成像機(jī)；位移傳感器、電阻應(yīng)變儀、壓電式應(yīng)變儀、振弦應(yīng)變儀、分布式光纖應(yīng)變計(jì)；壓力環(huán)、磁彈性張力計(jì)、油壓計(jì)、剪力銷(xiāo)等；速度計(jì)、伺服（或壓電）加速度計(jì)算；刻度放大鏡、數(shù)字成像機(jī)、超聲探測(cè)儀、地面雷達(dá)等；化學(xué)試劑試驗(yàn)、由外觀特征判斷、鋼筋銹蝕儀；風(fēng)向（速）計(jì)、空氣（或埋入式）溫度計(jì)、當(dāng)?shù)氐牡卣鹩^測(cè)數(shù)據(jù)、交通量觀測(cè)儀、埋入（或移動(dòng)）式稱(chēng)重儀、攝像機(jī)等。

首先各種傳感器采集橋梁運(yùn)行過(guò)程中的各種形態(tài)變化，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)整后，通過(guò)傳輸模塊傳輸回總控制監(jiān)測(cè)室，總控中心有大型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對(duì)橋梁總體的各種信號(hào)進(jìn)行采集，將采集到的信息記錄并由健康監(jiān)測(cè)模型分析，當(dāng)橋梁變形超差振動(dòng)超差位移超差應(yīng)力超差時(shí)，啟動(dòng)預(yù)警模塊，為橋梁維護(hù)人員提供維修維護(hù)信息，避免橋梁因在非健康狀態(tài)下使用而導(dǎo)致垮塌等引起的財(cái)產(chǎn)損失 。

二、

橋梁施工監(jiān)控技術(shù)，就是把現(xiàn)代控制理論應(yīng)用在橋梁施工工程中，確保施工過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形一直處于允許的安全范圍內(nèi)，確保最終的實(shí)際橋梁變形和內(nèi)力符合設(shè)計(jì)理想的變形控制、應(yīng)力控制、穩(wěn)定控制的綜合體現(xiàn)。

（一） 橋梁施工控制方法

橋梁施工控制方法可分為事后控制法、預(yù)測(cè)控制法、自適應(yīng)控制法和最大寬容度控制法幾種。

1. 事后控制法是指在施工中，當(dāng)已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)，可通過(guò)一定手段對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到要求，這種方法現(xiàn)在已應(yīng)用不多。

2. 預(yù)測(cè)控制法是在考慮施工方案和影響橋梁狀態(tài)的諸多因素而確定橋梁的應(yīng)變和應(yīng)力的理想狀態(tài)后邊（稱(chēng)控制理想狀態(tài)），針對(duì)施工過(guò)程中，由于實(shí)際情況和假定諸因素之間不一致而產(chǎn)生誤差（這些誤差值由監(jiān)測(cè)測(cè)試系統(tǒng)反饋后），在調(diào)試系統(tǒng)中進(jìn)行修正，在給定下一步的數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的每一個(gè)施工階段形成的前后的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，使施工實(shí)際沿著預(yù)定的理想狀態(tài)進(jìn)行的控制方法。這種方法是采取糾偏終點(diǎn)控制方法，即在施工過(guò)程中，對(duì)產(chǎn)生主梁線(xiàn)性偏差的因素跟蹤控制，隨時(shí)糾偏，最終達(dá)到理想線(xiàn)形，這種方法常用卡爾曼（Kalman）濾波法和灰色理論等。

3. 自適應(yīng)控制法也稱(chēng)為參數(shù)識(shí)別修正法，是指在控制開(kāi)始時(shí)，控制系統(tǒng)的某些設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際情況不完全相符，系統(tǒng)不能按設(shè)計(jì)要求得到符合實(shí)際的輸出結(jié)果，但是在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別或參數(shù)估算，不斷修正參數(shù)，使設(shè)計(jì)輸出與實(shí)際輸出相符，從而得到控制。這種方法是應(yīng)用現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制法，即對(duì)施工過(guò)程中的標(biāo)高和內(nèi)力的實(shí)測(cè)值與預(yù)計(jì)值（設(shè)計(jì)值）產(chǎn)生偏差的原因，從而對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到雙控的目的。

4. 最大寬容度控制法是是誤差的容許值法，即在設(shè)計(jì)時(shí)給予主梁標(biāo)高和內(nèi)力最大的寬容度，這種方法減少了控制的難度。 影響橋梁施工控制的因素主要有結(jié)構(gòu)參數(shù)、施工誤差因素、監(jiān)測(cè)因素和結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型、溫度變化與材料收縮影響、徐變因素等。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括材料密度、結(jié)構(gòu)部件截面尺寸、材料彈性模量、材料的熱膨脹系數(shù)、施工荷載及預(yù)加應(yīng)力或索力等，監(jiān)測(cè)包括溫度、應(yīng)力和變形監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

（二） 各種橋梁的施工控制特點(diǎn)

施工控制最基本的要求是保證施工中安全和結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力及結(jié)構(gòu)線(xiàn)形符合設(shè)計(jì)要求。由于橋梁結(jié)構(gòu)形式和施工方法有許多種，對(duì)于具體某一座橋梁的施工控制又有它的側(cè)重點(diǎn)。

1. 斜拉橋施工時(shí)，在主梁懸臂澆筑或懸臂拼裝過(guò)程中，確保主梁線(xiàn)形和順，正確是第一位的，施工中以標(biāo)高控制為主。所謂以標(biāo)高控制為主，并非只控制主梁的標(biāo)高，而不顧及拉索索力的偏差。施工中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特性和施工方法的不同，采取相應(yīng)的控制策略。若主梁剛度較小，斜拉索索力變化了很多，而懸臂端撓度的變化卻非常有限，施工中應(yīng)以拉索張拉噸位進(jìn)行控制，然后根據(jù)標(biāo)高的實(shí)測(cè)情況，對(duì)索力作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。此時(shí)標(biāo)高、線(xiàn)形的控制主要是通過(guò)混凝土澆筑前底模標(biāo)高的調(diào)整（懸臂澆筑方法）或預(yù)制塊件接縫轉(zhuǎn)角的調(diào)整（懸臂澆筑方法）來(lái)加以實(shí)現(xiàn)的。

2. 懸索橋的主要承重結(jié)構(gòu)是主索，主索在施工中又是懸索吊裝的主要承重結(jié)構(gòu)，主索一經(jīng)架好，它的長(zhǎng)度和線(xiàn)形調(diào)整很小，為了確保懸索內(nèi)力和線(xiàn)形符合設(shè)計(jì)要求，主索的無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度（下料時(shí)的長(zhǎng)度）要嚴(yán)格加以控制，尤其對(duì)基準(zhǔn)束的尺寸要更加重視。對(duì)于加勁梁的拼裝，為了保證符合設(shè)計(jì)線(xiàn)形，吊桿的下料長(zhǎng)度（無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度）將又是一個(gè)控制重點(diǎn)?？梢钥闯?，為了使在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下結(jié)構(gòu)各部分的尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤，故要有一個(gè)符合結(jié)構(gòu)實(shí)際的計(jì)算程序。在施工過(guò)程中除了主索和加勁梁外，對(duì)橋塔受力、索鞍偏移、吊桿和主索索股受力均勻性等應(yīng)嚴(yán)加跟蹤控制，以保證應(yīng)力和線(xiàn)形的雙控制實(shí)現(xiàn)。

3. 大跨度混凝土拱橋同樣按安全、線(xiàn)形和恒載內(nèi)力的要求進(jìn)行施工控制。由于大跨度混凝土拱橋拱肋截面多采用底板、側(cè)板、頂板分次澆筑完成的組合截面，必然造成結(jié)構(gòu)撓度和內(nèi)力的重分布，為了確保拱肋應(yīng)力和變形符合設(shè)計(jì)要求，要嚴(yán)格進(jìn)行雙控，但拱肋的形成一般要靠勁性骨架進(jìn)行澆筑，其拱肋各段是在工廠(chǎng)放樣加工制作的（無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度），骨架一經(jīng)和龍，今后無(wú)法進(jìn)行大的調(diào)整，所以大跨度混凝土拱橋的施工控制，首先要把好骨架無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制這一關(guān)，然后，做好拱肋混凝土澆筑的跟蹤施工、控制，確保拱肋應(yīng)力和標(biāo)高符合要求。拱橋是以受壓為主的結(jié)構(gòu)，對(duì)于施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要給予關(guān)注。

4. 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)相對(duì)斜拉橋而言，沒(méi)有斜拉索，其施工控制與斜拉橋主梁相同。 凡是以懸臂澆筑或懸臂拼裝施工的橋梁，都是逐節(jié)段向前推進(jìn)的，施工控制中常采用逐節(jié)段跟蹤控制的方法。