今天讀到一篇博士論文，華南理工大學李英華博士的《基于長期健康監測的連續剛構梁橋的性能分析與演化規律研究》，挺有收獲，與朋友們分享。

通過傳感器系統，對橋梁結構進行量測，在施工期間叫施工監控，包括實時監測和線形控制，目標在控制；施工完成，在運營期間通過傳感器采集數據，這就是健康監測了。碰巧的是，這兩個活兒，我都接觸過。我的體會是，施工監控因為有線形這個指標的存在，為了在合龍以及成橋驗收的時候不丟人，平時干活就不能掉鏈子。

至于健康監測嘛，我是真見過糊弄的，要么是采集數據的時間間隔太久，要么就是人到現場的時候發現傳感器的線都被剪斷了。。。

李博士的這篇論文提到，他用了肇慶西江大橋的五年健康監測數據——這是我見過文獻中數據量最大的了！

就是這座公路橋，希望我沒有找錯圖。。。

和許多同類項目一樣，健康監測是作為施工監控的延續存在的，因此傳感器的選擇和布置也具有共用的特點

這個項目中，采用的是常見的，帶有測溫功能的應變計和溫度傳感器。

量測方法分兩種，應變采用傳統的逐點測量方法進行，溫度數據則通過無線遠程傳輸方式到計算機上。

用常規設備+長時間的觀測可以得到最有益的結論是什么呢？我覺得是加深了對作用的認識。

無論是監控還是監測，一個盡可能接近橋梁實際情況的有限元計算模型都是必要的。

在常見的短期控制與檢測過程中，能夠通過現場搜集的，可以改善模型計算精度的數據，包括材料強度、彈性模量等基本屬性，以及結構尺寸偏差、施工影響因素等。但對于“作用”，尤其是橋梁在運營期間的可變作用，往往由于數據不足而只好直接使用規范規定或經驗值，這顯然是和實際情況有很大差異的。

李博士在他的論文中，給出了兩方面的參考：

溫度代表值的確定

剛構橋受溫度的影響非常顯著，由一年中的季節、一天中不同時刻日光照射造成的溫差，都會使橋梁內部產生溫度應力的重分布，甚至導致混凝土開裂。

為了讓梁體有足夠的強度儲備，必然要進行溫度內力/應力驗算，然而，通常情況下在模型中取的溫度值和溫度梯度和真實情況是有差異的，要么不經濟要么不安全。

李博士給出了一種解決方案，那就是根據實測的溫度數據進行擬合，得到溫度的概率函數，再利用概率函數得到溫度的代表值——雖然自然環境下的溫度分布無法精確計算，但總歸是與實際情況更接近了一些。

但這里似乎也有個問題，通過健康監測得到的結論往往有“事后諸葛亮”的感覺——當得到合適的溫度場信息之后，已經無法對“更合理的設計”做出貢獻了，只能在后期的橋梁運行狀態評估中用于重要的結構分析依據了。然而如果可以通過某種方式實現信息共享，是不是對該橋位所在地區的后續橋梁工程建設提供更加靠譜的參考呢？

超重車輛識別

超重車輛是橋梁的最大的危害因素。以往對超重車輛的監控主要依靠公路管理部門，在加油站設置的稱重裝置。然而有些時候，超重車輛還是被放行到橋上了。

而此時橋梁“體內”還有工作中的應變傳感器啊！

利用小波分析這個工具，對應變數據進行處理，可以得到規律明顯的應變曲線。

利用ANSYS有限元分析工具，得到普通車、超重車作用下的應變數值變化范圍，并以此作為閾值，這就是“超重識別”的依據，具體流程如下：

李博士自己也寫到：

開發了一種從長期健康監測系統的監測數據識別超重汽車的方法，研究顯示建議的方法可行，可以幫助交通管理部門掌握超重汽車荷載信息并且有助于橋梁損傷的進一步分析，拓展了健康監測系統的應用領域。

這的確是個不錯的主意，將來如果可以實現機器自動識別，結合橋上的視頻系統，會給橋梁管理提供更大的空間。

總體來講，李博士這篇文章很有新意，創新點足夠飽滿，值得借鑒！