橋梁健康監(jiān)測

譯者的話

致中國讀者

序言

貢獻者名單

前言

致謝

第1章引言和目的

1.1健康監(jiān)測

1.2客戶的需求與動機

第2章橋梁管理和健康監(jiān)測

2.1橋梁管理哲學

2.2結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

2.3橋梁管理系統(tǒng)示例

2.4保護橋梁免受人為或自然災(zāi)害

第3章橋梁等級與風險評估

3.1檢測等級

3.2BRIMOS分級

3.3結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的概率方法

3.4自然災(zāi)害風險

3.5車輛和輪船撞擊

3.6人為災(zāi)害

第4章?lián)p傷檢測與評估

4.1薄弱點檢測和疲勞評估

4.2頻率分析中的條件補償

4.3模型修正和系統(tǒng)識別

4.4性能評估（阻尼，時程）

4.5結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測原理的討論

4.6安全性評估

第5章決策支持系統(tǒng)

5.1結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的決策支持系統(tǒng)

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.3操作模式

5.4監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫

5.5系統(tǒng)現(xiàn)狀

5.6數(shù)據(jù)處理

5.7數(shù)據(jù)存儲

第6章橋梁壽命評估

6.1壽命評估程序

6.2熱點檢測

6.3統(tǒng)計模式識別

6.4應(yīng)用實例：鋼橋

6.5正在進行的研究和發(fā)展的項目

第7章橋梁健康監(jiān)測方法

7.1環(huán)境振動監(jiān)測

7.2撓度和位移監(jiān)測

7.3通過監(jiān)測進行疲勞評估

7.4腐蝕、碳化和亞氯酸鹽含量

7.5荷載傳遞

7.6材料特性

第8章橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測商業(yè)案例

8.1橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的動機

8.2橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的成本

8.3結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測商業(yè)的未來

8.4典型的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測服務(wù)目錄

第9章應(yīng)用實例

9.1奧地利Melk大橋

9.2奧地利維也納Porr大橋

9.3奧地利Warth大橋

9.4德國柏林Putlitz大橋

9.5德國柏林Westend大橋

9.6德國齊陶Neisse高架橋

9.7美國特拉華河CommodoreJohnBarry大橋

9.8瑞士布茲伯格BE109/21大橋

9.9泰國曼谷RAMAIX大橋

9.10西班牙馬德里Titulcia鋼桁架橋

9.11匈牙利杰爾Sz6chenyi大橋

9.12德國巴德貝文森ESK551大橋

9.13瑞典斯德哥爾摩TheNewArsta鐵路橋

9.14瑞典TheNewSvinestmd大橋

9.15瑞士Koppigen—UtzenstorfZ24大橋

9.16法國桑利斯Roberval大橋

9.17法國波爾多Saint—Jean大橋

9.18丹麥瑞典φresund大橋

9.19中國香港汀九橋

9.20丹麥Skovdiget大橋（橋墩）

9.21丹麥Skovdiget大橋（上部結(jié)構(gòu)）

9.22俄羅斯莫斯科BolshojMoskvoretsky大橋

9.23瑞士Versoix大橋

9.24中國香港青馬大橋

9.25英國A14HLmtingdon鐵路高架橋

9.26德國BW91公路橋

9.27德國呂貝克Herrenbrficke大橋

9.28新加坡PasirPanjang半高速公路橋

9.29新加坡Pioneer大橋

9.30新加坡一馬來西亞Tuas第二通道

9.31美國新墨西哥州I40橋

9.32瑞典哥德堡Kfill6sund大橋

9.33奧地利因斯布魯克Europabrucke大橋

9.34奧地利維也納圣馬克思大橋

9.35中國臺灣臺中大橋

第10章基于監(jiān)測反饋的設(shè)計

10.1真實荷載

10.2環(huán)境狀態(tài)

10.3保守的設(shè)計

10.4基于監(jiān)測的設(shè)計

第11章結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測指南及建議

11.1前言

11.2指南的目的和大綱

11.3結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析

11.4結(jié)構(gòu)的診斷

11.5損傷識別

11.6測試人員資格條件

11.7傳感器分類、應(yīng)用和經(jīng)驗

11.8橋梁交通荷載識別

11.9歷史建筑狀態(tài)監(jiān)測

11.10局部損傷識別及其對結(jié)構(gòu)的影響

11.11運用動態(tài)參數(shù)識別鋼橋損傷

第12章橋梁健康監(jiān)測術(shù)語和派生標準

12.1高頻使用術(shù)語

12.2動力學數(shù)學方程

12.3橋梁的風致振動

“本書陳述了教科書中很少提及的一種技術(shù)，對于橋梁管理者、使用者和設(shè)計者來說都不是那么容易掌握，同時也給學術(shù)界提供了寶貴的信息資源，在領(lǐng)會該技術(shù)的基礎(chǔ)之上教會學生。本書作者是本領(lǐng)域的知名學者和國際權(quán)威人士?！?

——詹姆斯·布朗約翰 英國設(shè)菲爾德大學結(jié)構(gòu)動力學教授2100433B

橋梁健康監(jiān)測內(nèi)容簡介

《橋梁健康監(jiān)測》作者是結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測領(lǐng)域的國際領(lǐng)軍者，有著深厚的橋梁監(jiān)測理論知識和豐富的工程實踐經(jīng)驗，他主持開發(fā)的“橋梁監(jiān)測系統(tǒng)”，是業(yè)界知名的大型橋梁監(jiān)測軟件，在世界范圍內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。

橋梁健康監(jiān)測作者簡介

作者:(奧地利)赫爾穆特·文策爾

橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計是實施橋梁健康監(jiān)測的第一步。目前關(guān)于橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的標準、原則還沒有統(tǒng)一的說法。本文結(jié)合國內(nèi)外已經(jīng)安裝的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的特點，探討橋梁健康設(shè)計的一些原則。

從已經(jīng)安裝的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)中可以看出，這些橋梁健康監(jiān)測的測點布置的數(shù)量、監(jiān)測項目有很大差異。這種差異一方面來自于橋梁結(jié)構(gòu)形式和所處地理環(huán)境的差異，另一方面來自于各健康監(jiān)測設(shè)計的目的和投資額度的不同。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計要遵循“因橋而異、因橋制宜、經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠”的16字原則。

因橋而異、因橋制宜。不同地區(qū)、不同橋梁結(jié)構(gòu)形式的健康監(jiān)測的內(nèi)容是不一樣的。不同地區(qū)的氣候、地質(zhì)環(huán)境會有很大差別，橋梁健康監(jiān)測的一部分內(nèi)容就包括對橋址處環(huán)境的監(jiān)測，比如風、地震、溫度等。

經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的實施費用是昂貴的，因此，投資額是制約橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)模和設(shè)備的重要因素。健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)作效益．成本分析，設(shè)計出經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠的健康監(jiān)測系統(tǒng)。

基于以上分析，建議在橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計時遵循以下步驟：

(1)針對具體橋梁，確定監(jiān)測系統(tǒng)的目的和功能。

(2)分析橋梁的結(jié)構(gòu)特點、環(huán)境狀況、運營情況，確定橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項目。

(3)建立橋梁有限元模型進行結(jié)構(gòu)靜動力分析，確定應(yīng)力相對不利的位置及動力分析結(jié)果，結(jié)合工程經(jīng)驗、結(jié)構(gòu)特點及測點優(yōu)化理論綜合確定測點布置方案。

(4)結(jié)合投資額度，廣泛調(diào)研現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，確定各監(jiān)測項目傳感器的選型 。2100433B

內(nèi)容簡介

《智能橋梁健康監(jiān)測與損傷評估》系統(tǒng)論述了西南交通大學智能化橋梁團隊在橋梁結(jié)構(gòu)智能化方面所取得的階段性成果，內(nèi)容包括：智能橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)損傷識別、狀態(tài)評估及軟件系統(tǒng)。

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橋梁健康監(jiān)測的基本內(nèi)涵即是通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀況的監(jiān)控與評估，為橋梁在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況異常嚴重時發(fā)出預(yù)警信號，為橋梁的維護維修和管理決策提供依據(jù)與指導(dǎo)。然而，橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測不僅是為了結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控和評估，其信息反饋于結(jié)構(gòu)設(shè)計的更深遠的意義在于，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與相應(yīng)的規(guī)范標準等可能得到改進。再有就是橋梁健康監(jiān)測帶來的不僅僅是監(jiān)測系統(tǒng)和對某特定橋梁設(shè)計的反思，還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場實驗室”。橋梁健康監(jiān)測為橋梁工程中的未知問題和超大跨度橋梁的研究提供了新的契機。由運營中的橋梁結(jié)構(gòu)與其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實驗室調(diào)查的補充，還可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為和環(huán)境規(guī)律的最真實是信息。因此，橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)橋梁檢測加結(jié)構(gòu)評估新技術(shù)，而且被賦予了結(jié)構(gòu)監(jiān)控與評估、設(shè)計驗證和研究與發(fā)展三方面的意義。

近年來，通信網(wǎng)絡(luò)、信號處理、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展加速了橋梁監(jiān)測系統(tǒng)的實用化進程。業(yè)界紛紛著手研究和開發(fā)各種靈活、高效、廉價、并且不影響橋梁結(jié)構(gòu)正常使用的長期實施監(jiān)測方法或技術(shù)。橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的部署和應(yīng)用不單單具有重要的現(xiàn)實意義，還具有重要的研究價值，在推動和發(fā)展智能化、數(shù)字化和信息化橋梁工程中起到了積極的作用。