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【摘 要】简要回顾了大跨桥梁健康监测的发展历程。结合深圳湾大桥健康监测系统，介绍了桥粱健康监测系统的组成、监测内容、功能及特点。重点对桥梁结构常用的状态评估方法进行了介绍了比较。最后阐述了健康监测领域今后的主要研究问题和发展方向。
【关键词】桥梁健康监测；损伤；光纤光栅；传感系统；状态评估
Shallow talk big across bridge structure health monitor and hurt identify
Bai Hua
(Hulunbeier City audit a bureau Hailaer Inner Mongolia 021008)
【Abstract】Synopsis review big across bridge health monitor of development process.Combine Shenzhen gulf big bridge health monitor system, introduction bridge Liang health constitute of monitor system, monitor contents, function and characteristics.The point carried on introduction comparison to the in common use appearance valuation method of the bridge structure.End elaborate health monitor realm aftertime of main research problem and development direction.
【Key words】Bridge health monitor;Hurt;Fiber optic light grid;Spread feeling system;Appearance valuation
1. 前言
随着大跨度桥梁设计的轻柔化以及结构形式与功能的日趋复杂化，大桥的安全运营成为关系到一个国家的交通、经济发展、军事乃至人民生命财产安全的重要问题。由于大型桥梁工程往往具有投资大、设计周期和使用年限长、工作环境恶劣，易受周围大气、温度、湿度及天气的影响而发生劣化以及长期承受动荷载等特点，因而对桥梁结构进行长期的健康监测及状态评估就显得非常必要。大型桥梁的健康监测技术也因此成为桥梁工程学科研究和发展的一个重要领域［1-4］。随着计算机技术、通讯技术及各类传感技术的发展而发展起来的大型桥梁健康监测系统。力求对桥梁结构进行整体行为的实时监控和结构状态的智能化评估。在结构经过长期使用或遭遇突发灾害之后，通过测定其关键性能指标， 获取反映结构状况的信息， 分析其是否受到损伤。如果受到损伤，还要分析其可否继续使用以及剩余寿命等。这对确保桥梁的运营安全，及早发现桥梁病害，延长桥梁的使用寿命起着积极的作用
2. 国内外发展状况
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。各项重大工程结构中，桥梁结构健康监测得到了最广泛、最深入和最系统的研究与发展。国外桥梁结构健康监测系统的应用可以追溯到20世纪80年代，当时英国对北爱尔兰的新Foyle桥安装了长期监测仪器和自动数据采集系统，以校验大桥的设计并测量和研究车辆、风和温度荷载对大桥动力响应的影响［5］。此后，随着现代传感技术、计算机技术与通讯技术、信号分析与处理技术及结构分析理论的迅速发展，许多国家都开始在一些新建和既有大型桥梁中建立结构健康监测系统。我国桥梁结构健康监测系统的研究与应用始于20世纪90年代，依托我国大规模基础建设的背景，桥梁结构健康监测系统在我国得到了广泛的应用。与世界其他国家相比，我国桥梁结构健康监测系统具有数量多、桥梁规模大的特点。
从目前国内外主要我国桥梁结构健康监测系统的监测目标、系统功能及系统运营等方面来看，目前国内外我国桥梁结构健康监测系统的研究与应用已取得了许多可喜的成果与进展，主要反映在［6~9］：
2.1 通过测量结构各种响应的传感装置，能够获取反映结构行为的记录，并在桥梁通车运行后连续或间断地监测结构状态，力求获取桥梁结构连续、完整的信息；有的新建桥梁监测系统从施工监控开始，力求连续、完整的记录结构信息。
2.2 监测内容全面，除了监测结构本身的状态和行为（应力、位移、倾角、加速度、动力特性等）以外，还强调对环境条件（风、地震、温度、车辆荷载等）的监测和记录分析，同时试图通过桥梁正常车辆与风荷载下的动力效应来建立结构的总体监测样本，并借此开发实时的结构整体性与安全性评估技术。
2.3 监测仪器多样、先进，监测功能不断完善，很多监测系统都具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现网络共享。另外，一些重要设施的工作状态，例如斜拉索振动控制装置等也纳入长期监测的范围。
2.4 桥梁结构损伤诊断理论与方法的研究取得了一定的进展，开发了各种基于频率、阵型、阵型曲率、应变阵型等改变量的损伤检测和定位技术，在处理方法上探寻了MAC（模态保证标准）法、COMAC(坐标模态保证标准)法、柔度矩阵法、矩阵振动修正法、非线性迭代法等。这些方法各具特色，在局部的范围内取得里积极的效果。近年来，更多的研究者致力于采用智能算法和先进信号分析来发展结构损伤诊断方法，例如神经网络方法、模糊数学方法、小波变形方法、Hilber-Huang变换方法和信息融合技术等。
2.5 发展了包括可靠度理论、层次分析法、模糊理论、神经网络、遗传算法以及专家系统等多种桥梁结构状态评估方法，并且初步应用于桥梁结构健康监测系统中［10］。
传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目测。辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。近年来，致力于桥梁检测，研究人员提出了许多成功的方法对桥梁进行非破坏性评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开启事了新的途径。 基于振动模态分析技术，人们研究发现，结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理，从而实现对单元损伤的识别和有效定位。
3. 健康监测系统在大跨度桥梁中的应用
随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构振动分析理论的迅速发展，大型桥梁结构健康监测与安全评价技术，近年来已成为国内外工程界和学术界关注的热点。
3.1 从实际应用来看，通过对传感器的革新和自动远程监控技术的更新换代，桥梁结构健康监测与安全评价系统正向简单易装、经济可行、持久可靠的方向发展， 并已在或将在包括江阴大桥、南京二桥、南京三桥、润扬大桥和苏通大桥在内的世界许多大桥中得到应用。从目前监测系统规模和技术水平来看，香港新机场干线上的青马大桥( 悬索桥) 、 汲水门大桥(斜拉桥)和汀九大桥(斜拉桥)装备了目前世界上技术最先进、规模最大的实时监测系统。3.2 从发展趋势来看，桥梁结构健康监测与安全评价系统已开始成为大桥建设工程的一部分，香港目前正在兴建的昂船洲大桥和深圳西部通道大桥结构健康监测系统均与主体工程一同招标。包含1271个各类传感器的昂船洲大桥结构健康监测系统，建成后，将会是世界上最具规模的大桥实时监测系统。可以预计，桥梁结构健康监测与安全评价系统将在桥梁管理中发挥越来越大的作用，一个桥梁数字化时代正在来临。
文章以斜拉桥中斜拉索损伤识别的方法及其适用性为例分析大跨度结构健康监测的应用。
对于斜拉桥而言，斜拉索是关键受力构件，斜拉索的受力状态直接影响到斜拉桥的受力状态。然而斜拉索锈蚀乃至断丝的病害却时有发生，且其断丝的隐蔽性较强。随着近20年来国内斜拉桥的修建，斜拉索已由过去的砂浆包裹发展成为以热挤PE防护的平行钢丝索和多层防护的钢绞线斜拉索为主流的斜拉索体系。然而尽管斜拉索厂家对斜拉索提出30～50年的寿命指标，但目前国内已有数座斜拉桥在建成不到15年内就进行换索的案例。由于斜拉索的锈蚀断丝等损伤必然导致索力及结构内力状态的改变，严重时甚至导致结构的整体破坏，因此加强对斜拉索的监测或检测是十分必要的。
近十几年来，越来越多重要的大型桥梁上开始构建桥梁结构健康监测系统，希望通过对大桥运营环境和关键力学指标的实时监测达到掌控大桥安全状态的目的。考虑到斜拉索的损伤必然导致斜拉索索力的变化及重分布;而斜拉索索力的变化也必然反映到桥面的挠度变化上。目前国内外许多学者的研究方向都放在探究先进的索力及挠度监测方法上。文献［11］中北京中交公路规划设计院有限公司的梁柱，李娜，郑春等人就是以深港西部通道深圳湾公路大桥为例，采用拉索损伤敏感性分析方法，探讨基于主梁挠度及索力监测的斜拉索损伤识别方法的具体应用及其适用性。深圳湾公路大桥为独塔单索面钢箱梁斜拉桥，塔梁固结体系，桥跨布置为180m+90m+75m。钢箱梁顶板宽38 .6m，底板宽28.75m，梁高4.1269m。索塔为钢筋混凝土斜塔，单箱单室截面，承台以上塔高139.053m。斜拉索非对称布置，全桥共12对斜拉索，采用直径为7mm的低松弛高强平行钢丝斜拉索，标准强度为1670MPa，拉索编号依次为S01～S12，H01～H12，结构如图1所示。
3.3 文献中了解到斜拉桥张拉时的索力主要由张拉千斤顶的油压表读数进行控制，而桥梁运营期间的索力监测目前主要有以下几种方法：
(1)压力传感器测定法。
(2)加速度传感器测振法。
(3)激光测振法。
(4)EM 磁通量索力计。
(5)筋式光纤光栅智能拉索。
运营期间的主梁挠度监测目前可采用的方法有测量机器人、激光挠度仪、GPS定位系统、开放连通管液位测量、封闭连通管压力测量等。封闭连通管压力测量法对传感器及连通管路安装要求较高，对液体质量要求高，是目前斜拉桥挠度监测较适用的方法。通过实验得出基于主梁挠度及索力监测的损伤识别效果与监测设备的测试精度息息相关，当采用较高精度的测试方法及设备时，该方法对一定程度的拉索损伤识别是有效的。对其他结构形式的斜拉桥，也可运用此方法进行拉索损伤敏感性分析，为索力传感器及挠度测点的优化布设提供指导。4. 大跨桥梁结构健康监测技术在我国的应用中存在的问题
上述研究和实践应用成果，虽已极大地推动了结构健康监测与安全评价技术的发展， 但随着监测技术的不断发展和完善以及在实际工程中的应用实践，亦发现尚存在较多急需解决的问题：
4.1 缺乏同一标准，系统规模差异性过大。
4.2 传感器选型与布设合理性有待商榷。
4.3健康监测系统本身的使用寿命难以得到保证。
4.4 环境影响及测量噪声难以消除，降低了监测数据的可靠性。
4.5 测量数据的不完整性，带来分析困难。
4.6 海量数据处理困难，淹没真实信息。
4.7 结构健康状况评价尚不完备。
4.8 相关系统的有机结合尚待加强［12-13］。
因此，我们有必要加强研究，更进一步优化监测技术、完善健康监测及安全评价理论。
5. 大跨度桥梁健康监测技术的发展趋势及方向
鉴于，桥梁健康监测与状态评估系统的研究尚处于基础性的探索阶段， 距离实用性的系统目标尚有很大的差距。桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的“ 现场实验室”。尽管桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的出现不断推动着桥梁的发展，但是，大跨度桥梁的设计中还存在很多未知和假定，超大跨度桥梁的设计也有许多问题需要研究，同时，桥梁结构控制与健康评估技术的深入研究与开发也需要结合现场试验与调查。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机，由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。另外，桥梁振动控制与健康评估技术的开发与应用也需要现场试验与调查［14］。
6. 大跨桥梁健康监测需要进一步研究的问题
最基本的问题在于以目前的测试水准，仅能较准确测量结构的低频响应， 而低频响应多为结构的整体模态，对整体响应贡献小的局部，即使在整体模态中有所反映，但由于量值过小，往往也容易淹没在噪声、误差和不确定因素引起的扰动之中，故除非出现非常精确的测试技术或结构产生严重的损伤才可能对局部损伤进行诊断。实际上不同类型、部位的结构损伤对结构各阶模态的影响程度有极大的不同。寻找特定结构形式不同损伤对其动力模态的敏感因素，并尽可能排除噪声对结果判断的影响，有可能在一定程度上推进此技术的实用化进程。达成这一目的可从两方面人手：一、降低噪声和不确定性因素的影响，即对其进行量化，就工程应用而言，利用概率统计信息来表征，是合理且可行的。二、提高桥梁损伤诊断方法的灵敏度，对已往的经验及测试资料的分析，有限元数值模拟都有助于寻找特定桥型的损伤敏感特征。另外，需要进一步研究的问题还有：
6.1 利用振动模态测试分析技术和系统识别理论，结合大型桥梁结构自身的特点，探索适用于大型土木工程结构的模型修正方法。
6.2 寻求通用的损伤量化指标。在基于振动的故障诊断和预测中，要求不论信号的来源和频段， 经过信号处理后，即可根据识别出的信号来判断结构是否处于损伤状态。因此，应该设计一种损伤尺度，将结构损伤程度进行分级量化。
6.3 新型传感器和激振器的研制。瓶型传感器的使用，使得原本没有生命的桥梁被赋予了自感知和自诊断的能力。其中包括光纤传感器、压电传感器、形状记忆合金传感器以及微型激振器等。
6.4 传感器的最优布置技术。结构模型试验和在线监测都需要对传感器的最优布置技术进行研究。
6.5 大型复杂结构的各种非线性因素，使得神经网络和遗传算法在结构的健康检测和诊断方面具有良好的应用前景。小波分析具有刻画信号局部特征的“数学显微镜”功能，在数据的处理方面具有非常明显的优势［15-21］。7. 结束语
国内外桥梁、土木、机械等各领域的科学家提出了许多检测和分析方法进行桥梁的安全性能评估和预报. 可以相信，随着大型结构健康监测和安全评估的理论和技术水平的不断完善与提高，大跨桥梁结构健康监测系统必将为大跨桥梁的正常运营和维护提供可靠、先进的技术手段，从而确保大跨桥梁的安全性和耐久性［15］。随着计算机和科学技术的快速发展，人工智能将广泛地运用在各类桥梁结构的检测试验和分析上，为桥梁结构的施工质量性能做出更准确的评价.同时，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展。
参考文献
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【关键词】桥梁健康监测；损伤；光纤光栅；传感系统；状态评估
Shallow talk big across bridge structure health monitor and hurt identify
Bai Hua
(Hulunbeier City audit a bureau Hailaer Inner Mongolia 021008)
【Abstract】Synopsis review big across bridge health monitor of development process.Combine Shenzhen gulf big bridge health monitor system, introduction bridge Liang health constitute of monitor system, monitor contents, function and characteristics.The point carried on introduction comparison to the in common use appearance valuation method of the bridge structure.End elaborate health monitor realm aftertime of main research problem and development direction.
【Key words】Bridge health monitor;Hurt;Fiber optic light grid;Spread feeling system;Appearance valuation
1. 前言
随着大跨度桥梁设计的轻柔化以及结构形式与功能的日趋复杂化，大桥的安全运营成为关系到一个国家的交通、经济发展、军事乃至人民生命财产安全的重要问题。由于大型桥梁工程往往具有投资大、设计周期和使用年限长、工作环境恶劣，易受周围大气、温度、湿度及天气的影响而发生劣化以及长期承受动荷载等特点，因而对桥梁结构进行长期的健康监测及状态评估就显得非常必要。大型桥梁的健康监测技术也因此成为桥梁工程学科研究和发展的一个重要领域［1-4］。随着计算机技术、通讯技术及各类传感技术的发展而发展起来的大型桥梁健康监测系统。力求对桥梁结构进行整体行为的实时监控和结构状态的智能化评估。在结构经过长期使用或遭遇突发灾害之后，通过测定其关键性能指标， 获取反映结构状况的信息， 分析其是否受到损伤。如果受到损伤，还要分析其可否继续使用以及剩余寿命等。这对确保桥梁的运营安全，及早发现桥梁病害，延长桥梁的使用寿命起着积极的作用
2. 国内外发展状况
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。各项重大工程结构中，桥梁结构健康监测得到了最广泛、最深入和最系统的研究与发展。国外桥梁结构健康监测系统的应用可以追溯到20世纪80年代，当时英国对北爱尔兰的新Foyle桥安装了长期监测仪器和自动数据采集系统，以校验大桥的设计并测量和研究车辆、风和温度荷载对大桥动力响应的影响［5］。此后，随着现代传感技术、计算机技术与通讯技术、信号分析与处理技术及结构分析理论的迅速发展，许多国家都开始在一些新建和既有大型桥梁中建立结构健康监测系统。我国桥梁结构健康监测系统的研究与应用始于20世纪90年代，依托我国大规模基础建设的背景，桥梁结构健康监测系统在我国得到了广泛的应用。与世界其他国家相比，我国桥梁结构健康监测系统具有数量多、桥梁规模大的特点。
从目前国内外主要我国桥梁结构健康监测系统的监测目标、系统功能及系统运营等方面来看，目前国内外我国桥梁结构健康监测系统的研究与应用已取得了许多可喜的成果与进展，主要反映在［6~9］：
2.1 通过测量结构各种响应的传感装置，能够获取反映结构行为的记录，并在桥梁通车运行后连续或间断地监测结构状态，力求获取桥梁结构连续、完整的信息；有的新建桥梁监测系统从施工监控开始，力求连续、完整的记录结构信息。
2.2 监测内容全面，除了监测结构本身的状态和行为（应力、位移、倾角、加速度、动力特性等）以外，还强调对环境条件（风、地震、温度、车辆荷载等）的监测和记录分析，同时试图通过桥梁正常车辆与风荷载下的动力效应来建立结构的总体监测样本，并借此开发实时的结构整体性与安全性评估技术。
2.3 监测仪器多样、先进，监测功能不断完善，很多监测系统都具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现网络共享。另外，一些重要设施的工作状态，例如斜拉索振动控制装置等也纳入长期监测的范围。
2.4 桥梁结构损伤诊断理论与方法的研究取得了一定的进展，开发了各种基于频率、阵型、阵型曲率、应变阵型等改变量的损伤检测和定位技术，在处理方法上探寻了MAC（模态保证标准）法、COMAC(坐标模态保证标准)法、柔度矩阵法、矩阵振动修正法、非线性迭代法等。这些方法各具特色，在局部的范围内取得里积极的效果。近年来，更多的研究者致力于采用智能算法和先进信号分析来发展结构损伤诊断方法，例如神经网络方法、模糊数学方法、小波变形方法、Hilber-Huang变换方法和信息融合技术等。
2.5 发展了包括可靠度理论、层次分析法、模糊理论、神经网络、遗传算法以及专家系统等多种桥梁结构状态评估方法，并且初步应用于桥梁结构健康监测系统中［10］。
传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目测。辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。进入20世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。近年来，致力于桥梁检测，研究人员提出了许多成功的方法对桥梁进行非破坏性评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开启事了新的途径。 基于振动模态分析技术，人们研究发现，结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理，从而实现对单元损伤的识别和有效定位。
3. 健康监测系统在大跨度桥梁中的应用
随着现代传感技术、计算机与通讯技术、信号分析与处理技术及结构振动分析理论的迅速发展，大型桥梁结构健康监测与安全评价技术，近年来已成为国内外工程界和学术界关注的热点。
3.1 从实际应用来看，通过对传感器的革新和自动远程监控技术的更新换代，桥梁结构健康监测与安全评价系统正向简单易装、经济可行、持久可靠的方向发展， 并已在或将在包括江阴大桥、南京二桥、南京三桥、润扬大桥和苏通大桥在内的世界许多大桥中得到应用。从目前监测系统规模和技术水平来看，香港新机场干线上的青马大桥( 悬索桥) 、 汲水门大桥(斜拉桥)和汀九大桥(斜拉桥)装备了目前世界上技术最先进、规模最大的实时监测系统。3.2 从发展趋势来看，桥梁结构健康监测与安全评价系统已开始成为大桥建设工程的一部分，香港目前正在兴建的昂船洲大桥和深圳西部通道大桥结构健康监测系统均与主体工程一同招标。包含1271个各类传感器的昂船洲大桥结构健康监测系统，建成后，将会是世界上最具规模的大桥实时监测系统。可以预计，桥梁结构健康监测与安全评价系统将在桥梁管理中发挥越来越大的作用，一个桥梁数字化时代正在来临。
文章以斜拉桥中斜拉索损伤识别的方法及其适用性为例分析大跨度结构健康监测的应用。
对于斜拉桥而言，斜拉索是关键受力构件，斜拉索的受力状态直接影响到斜拉桥的受力状态。然而斜拉索锈蚀乃至断丝的病害却时有发生，且其断丝的隐蔽性较强。随着近20年来国内斜拉桥的修建，斜拉索已由过去的砂浆包裹发展成为以热挤PE防护的平行钢丝索和多层防护的钢绞线斜拉索为主流的斜拉索体系。然而尽管斜拉索厂家对斜拉索提出30～50年的寿命指标，但目前国内已有数座斜拉桥在建成不到15年内就进行换索的案例。由于斜拉索的锈蚀断丝等损伤必然导致索力及结构内力状态的改变，严重时甚至导致结构的整体破坏，因此加强对斜拉索的监测或检测是十分必要的。
近十几年来，越来越多重要的大型桥梁上开始构建桥梁结构健康监测系统，希望通过对大桥运营环境和关键力学指标的实时监测达到掌控大桥安全状态的目的。考虑到斜拉索的损伤必然导致斜拉索索力的变化及重分布;而斜拉索索力的变化也必然反映到桥面的挠度变化上。目前国内外许多学者的研究方向都放在探究先进的索力及挠度监测方法上。文献［11］中北京中交公路规划设计院有限公司的梁柱，李娜，郑春等人就是以深港西部通道深圳湾公路大桥为例，采用拉索损伤敏感性分析方法，探讨基于主梁挠度及索力监测的斜拉索损伤识别方法的具体应用及其适用性。深圳湾公路大桥为独塔单索面钢箱梁斜拉桥，塔梁固结体系，桥跨布置为180m+90m+75m。钢箱梁顶板宽38 .6m，底板宽28.75m，梁高4.1269m。索塔为钢筋混凝土斜塔，单箱单室截面，承台以上塔高139.053m。斜拉索非对称布置，全桥共12对斜拉索，采用直径为7mm的低松弛高强平行钢丝斜拉索，标准强度为1670MPa，拉索编号依次为S01～S12，H01～H12，结构如图1所示。
3.3 文献中了解到斜拉桥张拉时的索力主要由张拉千斤顶的油压表读数进行控制，而桥梁运营期间的索力监测目前主要有以下几种方法：
(1)压力传感器测定法。
(2)加速度传感器测振法。
(3)激光测振法。
(4)EM 磁通量索力计。
(5)筋式光纤光栅智能拉索。
运营期间的主梁挠度监测目前可采用的方法有测量机器人、激光挠度仪、GPS定位系统、开放连通管液位测量、封闭连通管压力测量等。封闭连通管压力测量法对传感器及连通管路安装要求较高，对液体质量要求高，是目前斜拉桥挠度监测较适用的方法。通过实验得出基于主梁挠度及索力监测的损伤识别效果与监测设备的测试精度息息相关，当采用较高精度的测试方法及设备时，该方法对一定程度的拉索损伤识别是有效的。对其他结构形式的斜拉桥，也可运用此方法进行拉索损伤敏感性分析，为索力传感器及挠度测点的优化布设提供指导。4. 大跨桥梁结构健康监测技术在我国的应用中存在的问题
上述研究和实践应用成果，虽已极大地推动了结构健康监测与安全评价技术的发展， 但随着监测技术的不断发展和完善以及在实际工程中的应用实践，亦发现尚存在较多急需解决的问题：
4.1 缺乏同一标准，系统规模差异性过大。
4.2 传感器选型与布设合理性有待商榷。
4.3健康监测系统本身的使用寿命难以得到保证。
4.4 环境影响及测量噪声难以消除，降低了监测数据的可靠性。
4.5 测量数据的不完整性，带来分析困难。
4.6 海量数据处理困难，淹没真实信息。
4.7 结构健康状况评价尚不完备。
4.8 相关系统的有机结合尚待加强［12-13］。
因此，我们有必要加强研究，更进一步优化监测技术、完善健康监测及安全评价理论。
5. 大跨度桥梁健康监测技术的发展趋势及方向
鉴于，桥梁健康监测与状态评估系统的研究尚处于基础性的探索阶段， 距离实用性的系统目标尚有很大的差距。桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的“ 现场实验室”。尽管桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的出现不断推动着桥梁的发展，但是，大跨度桥梁的设计中还存在很多未知和假定，超大跨度桥梁的设计也有许多问题需要研究，同时，桥梁结构控制与健康评估技术的深入研究与开发也需要结合现场试验与调查。桥梁健康监测为桥梁工程中的未知问题和超大跨度桥梁的研究提供了新的契机，由运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。另外，桥梁振动控制与健康评估技术的开发与应用也需要现场试验与调查［14］。
6. 大跨桥梁健康监测需要进一步研究的问题
最基本的问题在于以目前的测试水准，仅能较准确测量结构的低频响应， 而低频响应多为结构的整体模态，对整体响应贡献小的局部，即使在整体模态中有所反映，但由于量值过小，往往也容易淹没在噪声、误差和不确定因素引起的扰动之中，故除非出现非常精确的测试技术或结构产生严重的损伤才可能对局部损伤进行诊断。实际上不同类型、部位的结构损伤对结构各阶模态的影响程度有极大的不同。寻找特定结构形式不同损伤对其动力模态的敏感因素，并尽可能排除噪声对结果判断的影响，有可能在一定程度上推进此技术的实用化进程。达成这一目的可从两方面人手：一、降低噪声和不确定性因素的影响，即对其进行量化，就工程应用而言，利用概率统计信息来表征，是合理且可行的。二、提高桥梁损伤诊断方法的灵敏度，对已往的经验及测试资料的分析，有限元数值模拟都有助于寻找特定桥型的损伤敏感特征。另外，需要进一步研究的问题还有：
6.1 利用振动模态测试分析技术和系统识别理论，结合大型桥梁结构自身的特点，探索适用于大型土木工程结构的模型修正方法。
6.2 寻求通用的损伤量化指标。在基于振动的故障诊断和预测中，要求不论信号的来源和频段， 经过信号处理后，即可根据识别出的信号来判断结构是否处于损伤状态。因此，应该设计一种损伤尺度，将结构损伤程度进行分级量化。
6.3 新型传感器和激振器的研制。瓶型传感器的使用，使得原本没有生命的桥梁被赋予了自感知和自诊断的能力。其中包括光纤传感器、压电传感器、形状记忆合金传感器以及微型激振器等。
6.4 传感器的最优布置技术。结构模型试验和在线监测都需要对传感器的最优布置技术进行研究。
6.5 大型复杂结构的各种非线性因素，使得神经网络和遗传算法在结构的健康检测和诊断方面具有良好的应用前景。小波分析具有刻画信号局部特征的“数学显微镜”功能，在数据的处理方面具有非常明显的优势［15-21］。7. 结束语
国内外桥梁、土木、机械等各领域的科学家提出了许多检测和分析方法进行桥梁的安全性能评估和预报. 可以相信，随着大型结构健康监测和安全评估的理论和技术水平的不断完善与提高，大跨桥梁结构健康监测系统必将为大跨桥梁的正常运营和维护提供可靠、先进的技术手段，从而确保大跨桥梁的安全性和耐久性［15］。随着计算机和科学技术的快速发展，人工智能将广泛地运用在各类桥梁结构的检测试验和分析上，为桥梁结构的施工质量性能做出更准确的评价.同时，学科交叉的现象日益普遍，特别是将一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动该技术的飞速发展。
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