本發(fā)明屬于傳感器應(yīng)用和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)及評(píng)定方法。

背景技術(shù)：

服役中的橋梁，由于氣候、環(huán)境等自然因素的作用和日益增加的交通量及重車、超重車過(guò)橋數(shù)量的不斷增加，橋梁結(jié)構(gòu)使用功能退化必然發(fā)生。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的情勢(shì)下，交通運(yùn)輸能力的要求也不斷增加，不少橋梁的老化和功能退化已呈加速趨勢(shì)。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，荷載等級(jí)、交通流量、行車速度等的提高，以及一些不可預(yù)測(cè)的自然破壞力將危及橋梁的安全。

現(xiàn)階段的斜拉橋監(jiān)測(cè)方法主要依靠人工日常檢查和定期檢查。通過(guò)觀察橋梁外觀是否異常，結(jié)合使用聲波檢測(cè)法和雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)混凝土中是否有裂縫、夾渣以及空洞等缺陷，并且檢測(cè)鋼材和焊縫是否存在問(wèn)題。現(xiàn)階段的檢測(cè)技術(shù)無(wú)法監(jiān)測(cè)強(qiáng)震、颶風(fēng)、撞船、爆炸、特大冰雪災(zāi)害等“突發(fā)事件”發(fā)生前后橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)的變化。

本發(fā)明是通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性能進(jìn)行無(wú)損監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)整體行為，對(duì)結(jié)構(gòu)損傷位置和程度進(jìn)行診斷，對(duì)結(jié)構(gòu)服役情況、可靠性、耐久性和承載能力進(jìn)行智能評(píng)估，當(dāng)結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述背景技術(shù)，本發(fā)明提出了一種基于傳感器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一種斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，采用的技術(shù)方案如下：

一種斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括傳感器物理層子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)；

所述傳感器物理層子系統(tǒng)，包括傳感器組，用于實(shí)時(shí)采集橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境變化、車輛荷載變化及結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，包括光纖光柵解調(diào)儀、數(shù)據(jù)采集儀和通訊模塊；

所述光纖光柵解調(diào)儀將傳感器組采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳送至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；

所述數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)；

所述數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)中裝有結(jié)構(gòu)分析軟件，運(yùn)用該軟件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并傳送給大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，建立橋梁監(jiān)測(cè)信息公共數(shù)據(jù)庫(kù)，各部門(mén)人員可根據(jù)自身需求調(diào)取數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的分析處理；

所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其中裝有結(jié)構(gòu)安全管理評(píng)估系統(tǒng)；所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)是一種利用橋梁監(jiān)測(cè)信息公共數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，該系統(tǒng)通過(guò)施工控制過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、橋梁成橋完整性檢測(cè)的數(shù)據(jù)、橋梁生命周期的環(huán)境變化和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)某一時(shí)間段內(nèi)觀察值斜拉橋狀態(tài)量進(jìn)行評(píng)定，掌握橋梁的狀態(tài)狀況，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步，所述傳感器組包括位移計(jì)、水壓儀、傾角儀、雨量計(jì)、應(yīng)變計(jì)、鋼筋腐蝕計(jì)、形變儀、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)、沉降計(jì)、水準(zhǔn)儀、裂縫計(jì)、土壓計(jì)等及與之匹配的放大裝置、二次儀表。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集儀采用ALOT-EXPLORER多功能數(shù)據(jù)采集儀，根據(jù)不同種類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采取壓縮、過(guò)濾等方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，避免數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大。

進(jìn)一步，所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)具有共享性。

進(jìn)一步，所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境為Windows操作系統(tǒng)下，采用Delphi和Access2000后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)；運(yùn)行的軟件環(huán)境為WindowsXP/2000，對(duì)硬件環(huán)境無(wú)特別要求，采用通用的臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦即可，在線的要求有服務(wù)器和大型監(jiān)測(cè)設(shè)備。

進(jìn)一步，所述光纖光柵解調(diào)儀選用FBG-1000便攜式光纖光柵解調(diào)儀。

本發(fā)明的方法的技術(shù)方案為：

一種斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的評(píng)定方法，包括以下步驟：

步驟1，傳感器物理層子系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境變化、車輛荷載變化及結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

步驟2，數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)中，光纖光柵解調(diào)儀將傳感器組采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳送至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；

步驟3，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)內(nèi)的軟件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并傳送給大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，建立橋梁監(jiān)測(cè)信息公共數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟4，結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過(guò)施工控制過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、橋梁成橋完整性檢測(cè)的數(shù)據(jù)、橋梁生命周期的環(huán)境變化和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)某一時(shí)間段內(nèi)觀察值斜拉橋狀態(tài)量進(jìn)行評(píng)定；

步驟5，針對(duì)每一條橋的長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)采用相對(duì)變化的狀態(tài)量安全評(píng)估閥值判定斜拉橋狀態(tài)，將斜拉橋狀態(tài)界限閥值的制定分為兩類：第一類屬于靜態(tài)的狀態(tài)量或緩變狀態(tài)量，包括如索力、主梁允許變形、主梁高層誤差、索塔的傾斜度；第二類屬于動(dòng)態(tài)狀態(tài)量，包括振動(dòng)、動(dòng)應(yīng)變、線形；

步驟6，基于觀察值相對(duì)變化的安全評(píng)估準(zhǔn)則分A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)正常、注意、異常及嚴(yán)重狀態(tài)；提出如下?tīng)顟B(tài)限值設(shè)定方法，假定大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選取1～3年的均值；σ：大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)選取1～3年的均值；M:一個(gè)時(shí)間段內(nèi)選取1個(gè)月觀測(cè)值的平均值；在該時(shí)間段內(nèi)觀察值狀態(tài)量的評(píng)定準(zhǔn)則：

主梁振動(dòng)及索振動(dòng)：

當(dāng)時(shí)，處于正常狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，處于注意狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，處于異常狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，處于嚴(yán)重狀態(tài)；

撓度和應(yīng)變：

當(dāng)時(shí)，處于正常狀態(tài)；當(dāng)或時(shí)，處于注意狀態(tài)；當(dāng)或時(shí)，處于異常狀態(tài)；當(dāng)或時(shí)，處于嚴(yán)重狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述步驟6中，

統(tǒng)計(jì)計(jì)算及σ時(shí)，針對(duì)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，個(gè)別時(shí)間段發(fā)生硬件軟件故障及停電引起的缺失數(shù)據(jù)或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)必須被剔除；

對(duì)于同一狀態(tài)量的不同測(cè)點(diǎn)設(shè)定不同的限值；不同的位置狀態(tài)量水平及其變化應(yīng)該是不同的，不同測(cè)點(diǎn)報(bào)警限值應(yīng)該不同；

主梁振動(dòng)和索振動(dòng)值總是正的，狀態(tài)量分界閥值是一條線；應(yīng)變和撓度是代數(shù)量，有正有負(fù)；

結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)針對(duì)的是橋梁在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)性能的變化趨勢(shì)，發(fā)生大風(fēng)或超重車輛開(kāi)過(guò)或大量重車同時(shí)通過(guò)，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)造成橋梁振動(dòng)比平時(shí)大得多，如果按照分鐘統(tǒng)計(jì)值則會(huì)超過(guò)嚴(yán)重狀態(tài)閥值，這種情況下仍然不應(yīng)作為報(bào)警處理。

本發(fā)明的有益效果：

1、利用傳感器組和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控橋梁結(jié)構(gòu)整體行為，實(shí)現(xiàn)橋梁狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)。

2、可記錄下橋梁在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)的數(shù)據(jù)，對(duì)于橋梁的設(shè)計(jì)單位、管理維護(hù)部門(mén)、交通管理部門(mén)及研究機(jī)構(gòu)都有重要的意義。

3、橋梁結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為結(jié)構(gòu)的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)架圖。

圖2為本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)連接圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1-2所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)架圖，一種基于傳感器和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括傳感器物理層子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)。

傳感器物理層子系統(tǒng)包括傳感器組，傳感器組包括位移計(jì)、水壓儀、傾角儀、雨量計(jì)、應(yīng)變計(jì)、鋼筋腐蝕計(jì)、形變儀、振動(dòng)傳感器、溫度傳感器、鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)、沉降計(jì)、水準(zhǔn)儀、裂縫計(jì)、土壓計(jì)等及與之匹配的放大裝置、二次儀表等，用于實(shí)時(shí)采集橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境變化、車輛荷載變化及結(jié)構(gòu)響應(yīng)等數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)。

所述數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)包括光纖光柵解調(diào)儀、數(shù)據(jù)采集儀和通訊模塊，光纖光柵解調(diào)儀將傳感器組采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并傳送給數(shù)據(jù)采集儀，采集儀根據(jù)不同種類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采取壓縮、過(guò)濾等方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)通信模塊將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。

所述數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)中裝有結(jié)構(gòu)分析軟件，運(yùn)用該軟件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理完成的數(shù)據(jù)傳送給大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，建立橋梁監(jiān)測(cè)信息公共數(shù)據(jù)庫(kù)。

所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)，其中裝有結(jié)構(gòu)安全管理評(píng)估系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種利用橋梁監(jiān)測(cè)信息公共數(shù)據(jù)庫(kù)提供的數(shù)據(jù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析和結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)專家系統(tǒng)，通過(guò)施工控制過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、橋梁成橋完整性檢測(cè)的數(shù)據(jù)、橋梁生命周期的環(huán)境變化和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)據(jù)，建立某一時(shí)間段內(nèi)觀察值斜拉橋狀態(tài)量的評(píng)定，掌握橋梁的狀態(tài)狀況，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件下或結(jié)構(gòu)使用狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)。所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)具有共享性。

所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境為Windows操作系統(tǒng)下，采用Delphi和Access2000后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)；運(yùn)行的軟件環(huán)境為WindowsXP/2000，對(duì)硬件環(huán)境無(wú)特別要求，采用通用的臺(tái)式機(jī)或筆記本電腦即可，在線的要求有服務(wù)器和大型監(jiān)測(cè)設(shè)備。

所述數(shù)據(jù)采集儀采用ALOT-EXPLORER多功能數(shù)據(jù)采集儀，提供8個(gè)可以測(cè)量多種模擬型信號(hào)通道，可以對(duì)多種傳感器進(jìn)行采集，例如ICP壓電式加速度傳感器、磁電式傳感器、風(fēng)壓傳感器、傾角儀、風(fēng)速風(fēng)向儀等等。本儀器使用最先進(jìn)的32為Cortex-M系列ARM處理器，根據(jù)不同種類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采取壓縮、過(guò)濾等方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，避免數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大。

所述光纖光柵解調(diào)儀選用FBG-1000便攜式光纖光柵解調(diào)儀，該儀器攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、高精度、高分辨率，適合工程現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)使用，機(jī)殼采用ABS工程塑料，重量輕、抗沖擊和抗變形，可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。

所述數(shù)據(jù)采集儀采用ALOT-EXPLORER多功能數(shù)據(jù)采集儀，根據(jù)不同種類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采取壓縮、過(guò)濾等方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，避免數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大。

實(shí)施例

對(duì)斜拉橋主梁位移的監(jiān)測(cè)采用激光定點(diǎn)跟蹤測(cè)距、測(cè)方位的方式，設(shè)備采用全站儀。全站儀基座放置在大橋現(xiàn)場(chǎng)合理的地點(diǎn)，(被測(cè)點(diǎn))棱鏡可安裝在主梁外側(cè)光束可照射的一側(cè)。(測(cè)點(diǎn)布設(shè)依具體項(xiàng)目而定)

為彌補(bǔ)對(duì)鋼箱梁扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，可增設(shè)傾角儀(具體數(shù)目及放置位置可依具體項(xiàng)目而定)，但對(duì)傾角儀同時(shí)感應(yīng)扭轉(zhuǎn)與線加速度的信號(hào)輸出需做相應(yīng)的信號(hào)分離處理。

(對(duì)各被測(cè)點(diǎn)實(shí)施一次巡回測(cè)量，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)取一組空間坐標(biāo)值并換算成以大橋設(shè)計(jì)坐標(biāo)描述的三維笛卡爾坐標(biāo)系。在測(cè)試期間,所有傾角儀的轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)值同時(shí)進(jìn)行讀數(shù)。)

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

1)該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間和監(jiān)測(cè)中獲得的各測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值及其統(tǒng)計(jì)特性(均值、均方差根、最大值、最小值)。

2)與各激光測(cè)點(diǎn)起始、結(jié)束時(shí)間相對(duì)應(yīng)的各傾角儀轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)值及其統(tǒng)計(jì)特性(均值、均方差根、最大值、最小值)。

對(duì)斜拉橋主梁位移的監(jiān)測(cè)采用合理布點(diǎn)的位移計(jì)系列測(cè)主梁位移形變的方式。(測(cè)點(diǎn)布設(shè)依具體項(xiàng)目而定。)

為彌補(bǔ)對(duì)鋼箱梁扭轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，可增設(shè)傾角儀(具體數(shù)目及放置位置可依具體項(xiàng)目而定)，但對(duì)傾角儀同時(shí)感應(yīng)扭轉(zhuǎn)與線加速度的信號(hào)輸出需做相應(yīng)的信號(hào)分離處理。

(對(duì)各被測(cè)點(diǎn)實(shí)施一次巡回測(cè)量，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)取相應(yīng)的位移值并在預(yù)設(shè)的大橋設(shè)計(jì)三維笛卡兒坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換大橋相應(yīng)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)測(cè)點(diǎn)。在測(cè)試期間,所有傾角儀的轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)值同時(shí)進(jìn)行讀數(shù)。)

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

1)該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間和監(jiān)測(cè)中獲得的各測(cè)點(diǎn)相應(yīng)換算坐標(biāo)值及其統(tǒng)計(jì)特性(均值、均方差根、最大值、最小值)。

2)與各激光測(cè)點(diǎn)起始、結(jié)束時(shí)間相對(duì)應(yīng)的各傾角儀轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)值及其統(tǒng)計(jì)特性(均值、均方差根、最大值、最小值)。]

斜拉橋主梁撓度監(jiān)測(cè)

若僅對(duì)斜拉橋主梁撓度的監(jiān)測(cè)亦可選用靜力水準(zhǔn)儀(適用于測(cè)量參考點(diǎn)與測(cè)試點(diǎn)之間的相對(duì)位移，沿縱向?qū)Y(jié)構(gòu)物之間的沉降差進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)點(diǎn)布設(shè)依具體項(xiàng)目而定。)

在橋梁施工完成后利用全站儀進(jìn)行定位測(cè)量，參考經(jīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真分析預(yù)設(shè)的合理的監(jiān)測(cè)設(shè)點(diǎn)，同時(shí)確定好水平基準(zhǔn)點(diǎn)(相對(duì)不動(dòng)點(diǎn))、沉降觀測(cè)點(diǎn)。對(duì)各被監(jiān)測(cè)設(shè)點(diǎn)以一定的采樣頻率及采樣數(shù)輸出讀數(shù)。(基準(zhǔn)點(diǎn)的選取依具體實(shí)際項(xiàng)目情況而定)

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

1)采樣模式A：該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各被測(cè)點(diǎn)相對(duì)沉降數(shù)值(均值、均方差根、最大值、最小值)。

2)采樣模式B：該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各被測(cè)點(diǎn)相對(duì)沉降數(shù)值(均值、均方差根、最大值、最小值)和按雨量記數(shù)法估算的期間焊縫疲勞狀態(tài)參數(shù)。

3)采樣模式C：該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各被測(cè)點(diǎn)相對(duì)沉降數(shù)值(均值、均方差根、最大值、最小值)和期間由交通載荷引起的主梁橋面板交變應(yīng)力狀況。

斜拉橋主梁內(nèi)力監(jiān)測(cè)

對(duì)斜拉橋主梁內(nèi)力的監(jiān)測(cè)可選擇性采用幾種檢測(cè)傳感器。其中，可選擇按不同的傳感器類型，實(shí)施不同的采樣模式：

1)振弦式應(yīng)變計(jì)：多測(cè)點(diǎn)巡回測(cè)量，巡檢時(shí)間間隔：10秒；

2)電阻式應(yīng)變計(jì)：多測(cè)點(diǎn)巡回測(cè)量，采樣頻率(每個(gè)測(cè)點(diǎn))：100Hz；

3)光纖光柵式應(yīng)變計(jì)：多測(cè)點(diǎn)同時(shí)測(cè)量，采樣頻率：50Hz；

(可選擇性按不同的監(jiān)測(cè)啟動(dòng)模式，實(shí)施不同單一或組合的檢測(cè)模式操作。)

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

3.1)采樣模式A：該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)。

3.2)采樣模式B：該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)和按雨量記數(shù)法估算的期間焊縫疲勞狀態(tài)參數(shù)。

3.3)采樣模式C：該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各被測(cè)點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)和期間由交通載荷引起的主梁橋面板交變應(yīng)力狀況。

(為解決因傳感器損壞引起的測(cè)點(diǎn)零應(yīng)力狀態(tài)標(biāo)定的遺失問(wèn)題，可在各布置振弦式應(yīng)變儀的測(cè)點(diǎn)增設(shè)一個(gè)經(jīng)零應(yīng)變標(biāo)定的備用傳感器。)

斜拉橋主梁溫度監(jiān)測(cè)

對(duì)斜拉橋主梁溫度的監(jiān)測(cè)可利用應(yīng)力檢測(cè)傳感器內(nèi)集成的溫度傳感計(jì)。

(此處建議采用光纖光柵傳感器，參考經(jīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真分析預(yù)設(shè)的合理的監(jiān)測(cè)設(shè)點(diǎn)，對(duì)相應(yīng)選取斷面分布式采樣。)

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

各次巡回測(cè)量的起始、結(jié)束時(shí)間和檢測(cè)獲得的各測(cè)點(diǎn)溫度值及其本次檢測(cè)值的統(tǒng)計(jì)特性(均值、均方差根、最大值、最小值)。

斜拉橋主梁振動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)斜拉橋主梁振動(dòng)的監(jiān)測(cè)采用超低頻伺服式或電容式加速度傳感器或者中速拾振儀。振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的選取,按不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容予以配置。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：經(jīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析確定合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)系列，對(duì)各被監(jiān)測(cè)點(diǎn)系列以一定的采樣頻率及采樣數(shù)采取其振動(dòng)加速度值或振動(dòng)數(shù)值。

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度檢測(cè)值數(shù)列、振動(dòng)的強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)與對(duì)振動(dòng)響應(yīng)頻譜特性的識(shí)別。

斜拉橋索塔振動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)斜拉橋索塔振動(dòng)的監(jiān)測(cè)采用超低頻伺服式或壓電式加速度傳感器。振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的選取,按不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容予以配置。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：經(jīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析確定合理的監(jiān)測(cè)點(diǎn)系列，對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)系列以一定的采樣頻率采取其振動(dòng)加速度值。

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度檢測(cè)值數(shù)列、振動(dòng)的強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)與對(duì)振動(dòng)響應(yīng)頻譜特性的識(shí)別。

斜拉橋索塔塔頂位移監(jiān)測(cè)

對(duì)斜拉橋索塔位移的監(jiān)測(cè)采用激光定點(diǎn)跟蹤測(cè)距、測(cè)方位的方式，設(shè)備采用與主梁位移監(jiān)測(cè)同一臺(tái)全站儀，可根據(jù)具體實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)數(shù)目及布局。全站儀基座放置在橋梁現(xiàn)場(chǎng)的合理布點(diǎn)，(被測(cè)點(diǎn))棱鏡安裝在塔上或塔柱頂(全站儀光束可照射到的位置)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：對(duì)各被測(cè)點(diǎn)實(shí)施一次巡回測(cè)量，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)取一組空間坐標(biāo)值并換算成以大橋設(shè)計(jì)坐標(biāo)描述的三維笛卡爾坐標(biāo)系。

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

各次巡回測(cè)量的起始、結(jié)束時(shí)間和獲得的各測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值數(shù)列及其統(tǒng)計(jì)特性(均值、均方差根、最大值、最小值)。

斜拉橋斜拉索振動(dòng)監(jiān)測(cè)

對(duì)斜拉橋斜拉索振動(dòng)的監(jiān)測(cè)采用低頻壓電式加速度傳感器。振動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的選取,按不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容予以配置。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析及成本效益分析，確定被測(cè)索，對(duì)其各被測(cè)點(diǎn)以一定的采樣頻率及采樣數(shù)采取其振動(dòng)加速度值。

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度檢測(cè)值數(shù)列和振動(dòng)的強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)與對(duì)振動(dòng)響應(yīng)頻譜特性的識(shí)別、索力換算。

斜拉橋塔頂風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)

該項(xiàng)監(jiān)測(cè)是對(duì)風(fēng)場(chǎng)分布狀況與強(qiáng)風(fēng)歷程的監(jiān)測(cè)補(bǔ)充。

監(jiān)測(cè)實(shí)施：應(yīng)用于人工控制啟動(dòng)的監(jiān)測(cè)和因風(fēng)況啟動(dòng)的特殊環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容：風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫。

初步整理后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：

該次監(jiān)測(cè)的起始、結(jié)束時(shí)間，風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫的檢測(cè)值數(shù)列和波動(dòng)強(qiáng)度(均值、均方差根、最大值、最小值)。

將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)中再根據(jù)不同的模型對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)外界引起或自身發(fā)生的變形情況進(jìn)行時(shí)間序列分析，提供可視化的變形監(jiān)測(cè)圖形報(bào)表，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息的實(shí)時(shí)發(fā)布。

本發(fā)明的一種斜拉橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的評(píng)定方法，包括以下步驟：

步驟1，傳感器物理層子系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境變化、車輛荷載變化及結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

步驟2，數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)中，光纖光柵解調(diào)儀將傳感器組采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳送至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；

步驟3，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)內(nèi)的軟件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并傳送給大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，建立橋梁監(jiān)測(cè)信息公共數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟4，結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過(guò)施工控制過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、橋梁成橋完整性檢測(cè)的數(shù)據(jù)、橋梁生命周期的環(huán)境變化和結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)某一時(shí)間段內(nèi)觀察值斜拉橋狀態(tài)量進(jìn)行評(píng)定；

步驟5，針對(duì)每一條橋的長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)采用相對(duì)變化的狀態(tài)量安全評(píng)估閥值判定斜拉橋狀態(tài)，將斜拉橋狀態(tài)界限閥值的制定分為兩類：第一類屬于靜態(tài)的狀態(tài)量或緩變狀態(tài)量，包括如索力、主梁允許變形、主梁高層誤差、索塔的傾斜度；第二類屬于動(dòng)態(tài)狀態(tài)量，包括振動(dòng)、動(dòng)應(yīng)變、線形；

步驟6，基于觀察值相對(duì)變化的安全評(píng)估準(zhǔn)則分A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，對(duì)應(yīng)正常、注意、異常及嚴(yán)重狀態(tài)；提出如下?tīng)顟B(tài)限值設(shè)定方法，假定大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選取1～3年的均值；σ：大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)選取1～3年的均值；M:一個(gè)時(shí)間段內(nèi)選取1個(gè)月觀測(cè)值的平均值；在該時(shí)間段內(nèi)觀察值狀態(tài)量的評(píng)定準(zhǔn)則：

主梁振動(dòng)及索振動(dòng)：

當(dāng)時(shí)，處于正常狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，處于注意狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，處于異常狀態(tài)；當(dāng)時(shí)，處于嚴(yán)重狀態(tài)；

撓度和應(yīng)變：

當(dāng)時(shí)，處于正常狀態(tài)；當(dāng)或時(shí)，處于注意狀態(tài)；當(dāng)或時(shí)，處于異常狀態(tài)；當(dāng)或時(shí)，處于嚴(yán)重狀態(tài)。

步驟6中，統(tǒng)計(jì)計(jì)算及σ時(shí)，針對(duì)長(zhǎng)期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算過(guò)程中，個(gè)別時(shí)間段發(fā)生硬件軟件故障及停電引起的缺失數(shù)據(jù)或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)必須被剔除；對(duì)于同一狀態(tài)量的不同測(cè)點(diǎn)設(shè)定不同的限值；不同的位置狀態(tài)量水平及其變化應(yīng)該是不同的，不同測(cè)點(diǎn)報(bào)警限值應(yīng)該不同；主梁振動(dòng)和索振動(dòng)值總是正的，狀態(tài)量分界閥值是一條線；應(yīng)變和撓度是代數(shù)量，有正有負(fù)；結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)針對(duì)的是橋梁在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)性能的變化趨勢(shì)，發(fā)生大風(fēng)或超重車輛開(kāi)過(guò)或大量重車同時(shí)通過(guò)，在短時(shí)間內(nèi)會(huì)造成橋梁振動(dòng)比平時(shí)大得多，如果按照分鐘統(tǒng)計(jì)值則會(huì)超過(guò)嚴(yán)重狀態(tài)閥值，這種情況下仍然不應(yīng)作為報(bào)警處理。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。