桥梁结构健康监测技术的应用与发展趋势

摘要：桥梁作为重要的交通基础设施，其运行安全与稳定直接影响区域交通通达性和社会经济运转效率。随着桥梁使用年限增加，结构病害频发，传统人工巡检方式已难以满足高效、安全、智能化管理要求。结构健康监测技术为桥梁运维提供了实时、全面、数据化的技术支持。本文系统分析桥梁结构健康监测技术的应用现状，探讨关键技术构成与实施问题，并进一步梳理技术发展趋势，为桥梁管理单位提供理论指导与技术支撑，提升桥梁全生命周期管理水平。

关键词：桥梁监测；结构安全；智能诊断

一、桥梁结构健康监测的关键问题分析

（一）监测体系结构不完整

桥梁结构健康监测系统由多个子系统构成，涵盖传感器布设、信号采集、数据处理与结果分析等多个环节。在实际工程中，部分桥梁监测体系建设受限于资金、技术或管理因素，往往仅配置单一或少量传感器，未能覆盖关键受力部位与潜在薄弱区域，造成监测数据片面化，无法准确反映结构整体受力状态。系统构建过程中缺乏统一的设计标准与建设规范，各桥梁项目间监测系统兼容性差、互联性弱，难以实现跨桥对比与数据共享。传感器选型不合理、布设位置偏差、安装工艺粗糙等问题亦影响信号采集精度与稳定性。

（二）数据分析能力不足

结构健康监测系统采集的原始数据量大、维度多，涵盖加速度、位移、应变、温度等多种指标。部分桥梁管理单位仅停留在数据存储与展示阶段，缺乏对数据进行深入挖掘与分析的能力，导致监测结果难以指导桥梁养护与加固决策。现有分析手段多依赖人工比对与经验判断，难以应对数据复杂性与结构变化非线性的技术挑战。在异常识别、趋势预测与损伤定位等方面，传统算法准确性不足、响应时间延迟，影响预警效果与应急响应效率。数据分析平台分散，缺乏统一的数据管理与处理机制，导致数据冗余、信息孤岛现象严重，限制数据价值的进一步释放。

（三）管理机制配套不到位

结构健康监测系统的持续运行与效果发挥，离不开科学的制度保障与管理机制支撑。当前部分桥梁监测系统建设完成后缺乏专人维护与技术运营团队，系统日常运行状态无人监管，致使传感器失灵、信号中断等问题无法及时发现与处理，系统形同虚设。桥梁管理单位对健康监测系统的认知水平参差不齐，缺乏将监测成果纳入日常运维与技术决策体系的制度安排，监测数据与结构养护脱节，未能形成闭环管理模式。在项目审批、预算编制与绩效考核等方面，尚未建立桥梁监测系统运行所需的稳定支持机制，系统建设与运维投入不足，造成技术空转。

二、桥梁结构健康监测技术的优化路径与发展方向

（一）构建多维集成的监测系统体系

桥梁结构健康监测系统需具备全面性、集成性与可拓展性，应在系统构建阶段合理规划监测目标、功能需求与空间分布，形成由多种监测手段构成的技术体系。在布设方案设计上，应结合桥梁结构类型、关键节点与典型受力构件，合理设置应变计、加速度计、位移计、倾角仪与温度传感器等不同类型的监测单元，实现多维信息的同步采集。采用有线与无线传输方式相结合的方式，提升数据传输的稳定性与灵活性。引入分布式光纤监测技术，通过长距离、连续监测能力，捕捉结构沿线的微小变形与应变演化，提升系统的完整性与灵敏度。系统建设应强调模块化设计，便于后期功能升级与技术迭代。

（二）推动智能分析算法的深度融合

桥梁健康监测数据的复杂性与实时性要求分析算法具备强大的计算能力与识别精度。应用智能算法进行数据挖掘与特征提取是提升监测系统智能化水平的重要手段。通过引入人工智能算法，构建以深度学习为核心的损伤识别模型，可从大量历史数据中自主学习结构响应规律，识别微小变形与潜在损伤信号，实现高精度定位与自动化诊断。结合机器学习算法建立趋势预测模型，对监测数据变化趋势进行实时跟踪，预测结构可能发生的状态演化路径，辅助运维人员科学制定养护与加固计划。在多参数交互分析方面，采用数据融合算法整合不同类型传感器采集的信息，建立结构综合状态评估体系，提升决策的全面性与准确性。

（三）完善监测成果的管理与应用机制

桥梁结构健康监测成果的有效转化，需依赖完善的管理制度与应用机制支持。在桥梁管理单位内部，应设立专门的技术运维团队，负责系统运行维护、数据监控与成果分析，确保监测系统持续稳定运行。制定监测数据使用与权限管理制度，保障数据的合规使用与信息安全，推动数据在多部门、多层级间的共享与联动。建立桥梁状态档案管理机制，将结构状态评估结果、历史监测数据与养护维修记录统一归档，形成全生命周期技术资料库。推动监测成果与日常养护计划、病害处理方案紧密结合，提升监测数据对运维工作的指导价值。在桥梁重大修复与技术改造工程中，应将健康监测系统运行结果作为决策依据，提高技术措施的针对性与科学性。

（四）加强技术标准建设与协同机制构建

桥梁结构健康监测技术的发展离不开标准体系的规范指导与行业协同机制的持续推动。在技术标准方面，应由行业主管部门牵头，制定系统建设、传感器布设、数据采集、信息处理与系统运维等方面的统一标准，确保不同项目之间的监测系统具备可比性与兼容性。标准内容应覆盖从系统设计到运行维护的全流程，形成系统化、层级化的技术框架。推动监测系统建设纳入桥梁设计与施工阶段，实现同步规划、同步实施，提升系统的一体化建设水平。构建跨部门协同机制，明确交通、建设、科研与数据管理等相关单位的职责分工与协作流程，建立高效的信息沟通与决策协调通道。支持科研机构与企业合作，推动监测设备国产化、算法产品化与系统平台集成化，提高行业整体技术自主性。通过标准引领与协同推进，形成统一、高效、规范的技术发展路径，提升桥梁健康监测技术的可持续发展能力。

三、结束语

桥梁结构健康监测技术的推广应用，是桥梁安全管理由经验型向数据化、智能化转型的核心体现。随着桥梁运行年限的不断增长与结构复杂性的持续提升，仅依赖传统检测手段已无法满足高效养护与精准决策的需求。通过构建多维监测体系、引入智能算法分析、强化成果应用管理与完善标准协同机制，可有效提升桥梁监测系统的运行水平与服务能力。在管理理念、技术路径与制度设计三方面实现协同优化，将为提升桥梁安全保障能力、延长服役寿命与降低运维成本奠定坚实基础。

参考文献

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[2]李承泽.基于大数据的桥梁结构监测与评估方法探析[J].土木工程学报，2023，56（04）：112-117.