近年来,受惠于经济的快速发展,各式各样的桥梁如雨后春笋般矗立在大江南北的各个角落。不论是在沿海或内陆,都可以看到蜿蜒的道路穿梭于起伏的大地之上,如彩带一般,编织出一张美丽的路网。在这路网之上,桥梁是节点也是地标,关系着整个路网的有效运行。因此,如何维护桥梁的健康安全、确保整个路网的有效运行,便成了当前土木工程界的重要课题之一,这也是近年来,有关桥梁的监测研究在国内逐渐蔚为风潮的原因。
传统桥梁监测法
所谓传统的桥梁监测法,就是直接从桥梁的响应获取桥梁的讯息。因为所有的传感器都是直接安装在桥体上,所以也被称作直接量测法。笔者
年主持的台北圆山高架桥动力及静力特性之监测及分析项目,即是典型的一例。凡是到过台北的朋友应该都看到过这座高架桥,它坐落在圆山饭店前,与第一高速公路平行,犹如两条蛟龙,跨越淡水河,从圆山饭店前穿梭而过,成为北台湾最为繁忙的交通要道之一。这座高架桥系统由多个混凝土预力桥单元所组成,每个单元由
跨不等,跨距短者
,长者达
,这也是当时台湾此类桥型中跨距最长的。
圆山高架桥动力监测的研究主题包括:桥体微动测试、桥体受地震力动力分析、桥体受车辆载重动力分析、桥体与土壤互制作用等。在静力监测方面的重点则是:桥体在环境温度变化下的力学行为、以量测结果验证结构之力学行为、混凝土之长期潜变与干缩效应,以及预力混凝土之长期力学行为等。
为了达成上述动力与静力监测的需求,我们安装了为数不少的地震计、动态钢筋计、水压计、混凝土应变计、静态钢筋计、倾斜计、位移计、液压式沉陷计、混凝土温度计等。
根据笔者
余年在桥梁直接量测方面的工作经验,得出以下总结:直接量测法基本上是一桥一系统,须在桥梁上布设各种传感器、传输线(或无线讯号收发器)及资料搜集器等,建置成本高、耗费人力、不具备移动性。虽然这种方法可以全时掌握桥梁的信息,并且理论上可长期监测某座桥梁。但是,传感器毕竟是有寿命的,维护不易,且电子设备也会逐年老旧
慢慢被淘汰。此外
一般的桥梁多在野外
环境温度、湿度变化剧烈;如果桥梁位于海边,还会受到盐害的影响。因此,如果想要一个监测系统持续工作
年以上
必须持续投入大量的人力和物力,否则将难以实现。即便如此
这样的系统还存在海量资料难以处理,仅能量测桥梁上有限的传感器安装点上的信息等问题。
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中国工程院院士杜彦良:信息技术与结构健康监测紧密相关
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