桥梁结构健康检测技术的发展应用

摘要：本文主要探讨桥梁结构健康检测技术的发展与应用。阐述其涵盖传感技术、数据处理技术与评估预警技术等多方面技术手段，具有实时性、精准性与系统性特点。分析该技术在新建桥梁质量把控、既有桥梁病害监测以及桥梁养护决策制定等方面的重要作用，并探讨其面临的技术标准化、数据管理及环境适应性等挑战，提出相应的发展策略，为桥梁结构健康检测技术的进步与应用推广提供全面的理论与实践参考。

关键词：桥梁结构；健康检测；技术发展；应用领域

引言

作为世界上最大的发展中国家，交通基础设置的建设始终是国民经济发展至关重要的影响因素。交通产业发展迅速，桥梁建设更为深入，新技术与新工艺的创新应用在提升桥梁交通运输承载能力的同时，也引发人们关于桥梁结构的质量关注。基于此，我们必须加强桥梁结构健康检测的应用，通过及时发现桥梁结构的潜在病害与损伤，准确评估其结构性能，为桥梁的建设、维护与管理提供了可靠的技术支撑，在保障人民生命财产安全、促进交通事业可持续发展等方面发挥着不可或缺的作用。

1 桥梁结构健康检测技术的主要构成

1.1 传感技术

传感技术是桥梁结构健康检测的基础环节。各类传感器被广泛应用于采集桥梁结构的关键参数。应变传感器能够精准测量桥梁结构在荷载作用下的应变情况，从而反映结构的受力状态。例如，在桥梁的主梁关键部位安装高精度应变传感器，可实时监测其在车辆行驶、风力作用等情况下的应力变化，为评估结构的承载能力提供重要依据。位移传感器则可对桥梁的位移进行精确监测，包括竖向位移、横向位移等。如在桥墩顶部设置位移传感器，可监测桥墩在地震、水流冲击等因素影响下的位移变形，及时发现基础稳定性问题。

1.2 数据处理技术

数据处理技术在桥梁结构健康检测中起着承上启下的关键作用。面对海量的传感器采集数据，需要采用先进的数据处理算法进行清洗、整理与分析。数据清洗技术可去除数据中的噪声、异常值等干扰因素，确保数据的准确性与可靠性。例如，在复杂的交通环境下，传感器可能会采集到一些因车辆颠簸、电磁干扰等引起的异常数据，数据清洗算法可有效识别并剔除这些数据。数据融合技术则将来自不同传感器的多源数据进行整合，如将应变数据、位移数据、加速度数据等进行综合分析，以更全面地了解桥梁结构的状态。

1.3 评估预警技术

评估预警技术是桥梁结构健康检测的核心目标体现。通过建立科学合理的评估模型，对处理后的数据进行深入分析，以判断桥梁结构的健康状况。基于结构力学原理的有限元分析模型可模拟桥梁在各种荷载工况下的受力行为，与实际监测数据进行对比，从而确定结构是否存在安全隐患。例如，在桥梁经历大型车辆超载通行后，利用有限元模型分析该荷载对桥梁结构的影响，并与监测数据对比，评估结构是否受损。同时，采用人工智能算法如神经网络、支持向量机等构建智能评估模型，可自动学习桥梁结构健康状态与监测数据之间的复杂关系，提高评估的准确性与效率。

2 桥梁结构健康检测技术的应用领域

2.1 新建桥梁质量把控

在新建桥梁施工过程中，结构健康检测技术可全程参与质量监控。通过在桥梁构件预制阶段就安装传感器，对混凝土浇筑过程中的温度、应力变化进行监测，确保混凝土质量符合设计要求。例如，在大体积混凝土桥墩浇筑时，监测混凝土内部温度变化，防止因温度应力过大导致混凝土开裂。在桥梁架设与拼装阶段，利用传感技术对各构件的连接部位进行应力、位移监测，保证连接的可靠性与结构的线形精度。如在钢梁架设过程中，监测钢梁拼接处的应力变化，确保拼接质量。同时，数据处理与评估预警技术可对施工过程中的各项监测数据进行实时分析，及时发现施工工艺中的问题或结构缺陷，如混凝土振捣不密实、钢结构焊接质量不合格等，以便及时整改，保障新建桥梁从施工到建成的整体质量，为其后续安全运营奠定坚实基础。

2.2 既有桥梁病害监测

对于已投入使用的既有桥梁，结构健康检测技术能够持续监测其结构性能变化，及时发现病害。长期的应变监测可揭示桥梁结构在长期荷载作用下的疲劳损伤发展情况，如钢筋混凝土桥梁中的钢筋疲劳、钢结构桥梁中的焊缝疲劳等。通过定期分析应变数据的变化趋势，可预测疲劳裂纹的产生与扩展，提前采取加固措施。位移监测可反映桥梁基础的沉降、支座的老化等问题。例如，当发现桥墩的竖向位移持续增大，可能预示着基础存在不均匀沉降，需要进一步检查基础的稳定性。振动监测则可检测桥梁结构因损伤导致的振动特性改变，如局部损伤引起的振动频率变化等，从而确定损伤的位置与程度，为既有桥梁的病害诊断与维修提供准确的依据，延长桥梁的使用寿命，降低维修成本。

2.3 桥梁养护决策制定

桥梁养护决策的科学性依赖于准确的结构健康检测数据。基于长期的监测数据，可建立桥梁结构性能退化模型，预测桥梁在未来不同时间段的结构状态。例如，根据多年的监测数据，预测桥梁在未来5年、10年的承载能力变化，为养护计划的制定提供前瞻性依据。通过对桥梁各部位病害的监测与评估，确定养护的重点部位与优先次序。如发现某座桥梁的主梁病害较为严重，而桥墩相对稳定，则在养护资源分配上优先考虑主梁的维修与加固。

3 总结

桥梁结构健康检测技术在桥梁工程领域的发展与应用具有深远意义。其涵盖的传感技术、数据处理技术与评估预警技术相互配合，为桥梁结构的健康监测提供了全面而精准的手段。在新建桥梁质量把控方面，确保了从施工到建成的质量可靠性；在既有桥梁病害监测方面，及时发现并诊断病害，为维修加固提供依据；在桥梁养护决策制定方面，提高了决策的科学性与前瞻性。

参考文献：

[1]付珍珍，王慧敏，范鹏震，安鹏飞.桥梁结构健康监测技术的发展与应用研究[J].科技与创新，2024，（21）：173-175+178.

[2]董雅芸.我国桥梁安全与健康检测监测新技术的发展与应用——访在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室主任张宇峰[J].现代交通技术，2020，17（06）：1-6.

[3]杨羿，张建东，李昊.钢结构桥梁焊接无损检测技术应用及发展[J].轻工科技，2020，36（12）：70-71+114.