关于桥梁结构监测的思考

2020年12月28日，交通运输部发布的《交通运输部关于进一步提升公路桥梁安全耐久水平的意见》中，提出以下工作目标：
到2025年
通过开展危旧桥梁改造行动，提升桥梁安全耐久水平，基本完成2020年底存量四、五类桥梁改造，对部分老旧桥梁实施改造，国省干线公路新发现四、五类桥梁处治率100%，实现全国高速公路一、二类桥梁比例达95%以上，普通国省干线公路一、二类桥梁比例达90%以上，跨江跨海跨峡谷等特殊桥梁结构健康监测系统全面建立，公路桥梁运行安全水平和服务品质明显提升。
到2035年
! J6 Q" r9 m9 `# _8 f; S9 L/ I公路桥梁建设养护管理水平进入世界前列，公路桥梁结构健康监测系统全面建立，安全风险防控体系基本完善，创新发展水平明显提高，标准化、智能化水平全面提升，平均服役寿命明显延长，基本实现并不断完善管理体系和管理能力现代化。
& A* |' H2 I1 N6 Z6 R" T* `3 v2021年3月1日，交通运输部发布《公路长大桥梁结构健康监测系统建设实施方案》（以下简称《实施方案》），列出全国401座各式长大桥梁并选择10个省的11座有代表性大桥作为试点进行先期建设。
* I, ~& d- ]) s8 i, g5 t
7 D0 ?2 t" ]9 o) p" S6 X5 ?! O3 k建设桥梁健康监测系统势在必行
现代化大型桥梁是交通主干道的重要节点，桥梁结构的安全状况对交通运输有重大影响，传统的检测养护模式对结构状态的异常不能及时发现，一旦发生突发事故，会造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响，通过搭建桥梁结构健康监测系统，可实时了解桥梁的结构状况，提升管理单位的处理突发状况能力，基于长期实时的监测数据，亦可为管理单位后续的检测与养护提供依据与指导。
. }* i3 g- P# N% o7 h- l9 Y/ M
常见的标准规范
% v: l/ g$ I3 {有关桥梁结构健康监测的国标或行标
( t/ |( {5 \3 n' ^1 p1、《建筑与桥梁结构监测技术规范》（GB 50982-2014）
+ O  _  b4 v& |- f— 住建部国标
$ v# v7 y% L# f4 `1 |2 P$ e7 i" D+ P2、《公路桥梁结构安全监测系统技术规程》（JT/T 1037- 2016）
— 交通运输行业规范
3、《大跨度桥梁结构健康监测系统预警阈值标准》（T/CECS 529-2018）
— 工程建设标准化协会标准
2 ~! k7 f9 L; z4、《大跨度桥梁结构健康监测系统预警阈值标准》（T/CECS 529-2018）
: A$ e7 [0 b& N* Y8 s/ [3 }  y— 工程建设标准化协会标准
9 S7 g- i! `  T, K7 G; s( m5、《结构健康监测系统运行维护与管理标（T/CECS652-2019）
— 工程建设标准化协会标准
3 l$ m. v- b  W  ]6、《铁路桥梁运营状态监测技术条件》（Q/CR 7572020）
— 国铁集团企业标准
7、《公路混凝土梁式桥长期监测和预警技术规范》（DB41/T 1679-2018）
— 河南省地标
% ?' Z* T% G7 N% r8、《桥梁结构监测系统技术规程》（DGT J08-2194-2016）
— 上海市地标
+ T+ g- L. H- V9、《桥梁结构健康监测系统设计规范》（DB32/T 3562-2019）
— 江苏省地标
7 c; n/ n3 Y4 S# g+ j6 B5 c' F) }10、《桥梁结构健康监测系统实施和验收标准》（DBJ50/T-304-2018）
( ?3 H, J$ g" B  M& i7 E! S— 重庆市地标
# D/ e( c% w  ^( r11、《混凝土桥梁结构健康监测系统设计与维护指南》（DB13/T 2548-2017）
% Z, s' ~+ N4 z/ N( B* |  I) |+ ?& q— 河北省地标
, t. q3 D+ O1 u1 z; o( {12、《连续梁（刚构）桥健康监测技术规程》（DB61/T 1037-2016）
. g' C# k7 x' L0 q: o— 陕西省地标

6 j$ U& K) K: q0 E3 O通过综合以上各种规范要求，发现不同类型桥梁监测项目略有差异，监测指标大致相同，主要监测指标皆为关键截面应变、主梁挠度、支座位移、振动加速度、车辆荷载、温湿度、拉索索力等参数，建设单位可根据实际情况并结合规范要求确定桥梁监测指标与选择对应监测传感器。
( n* W9 m/ m  J6 H8 t目前桥梁健康监测技术已经在诸多桥梁项目有过广泛实践，整体来说发挥了好的作用，但也有一些监测项目的发展滞后，称得上行业的痛点，结合行业内部分项目案例，简单归纳来说表现为以下几点：
监测系统长期运维机制不完善
1 e/ S. {! u4 p) n% l3 }+ k部分监测系统建成后系统运维跟不上或者没有运维，数据失联后不能恢复，系统空转或停转。
造成数据失联的原因很多，常见因素是传感器失效、供电系统失效、系统缺陷等，就以上因素虽有外部客观原因，深层原因还是运维人员与机制跟不上。
4 ^6 K$ G+ J7 M+ P, Q2 m部分管理单位与建设单位缺少长期运维意识，传统的建设-移交模式往往因为业主单位缺少相关技术人员而无力承担监测系统的长期运维职责。
建设/运维单位应落实好运维单位的主体责任机制与制度，借此交通运输部《实施方案》之东风，培育各个地区本地化的桥梁监测系统运维单位，为监测系统的长期运维打好基础。

大数据挖掘和使用深度不足
结构健康监测本身基于长期实时的监测，必然积累了大量的数据，目前部分监测系统只做到了数据的采集与展示，投入了大量的服务器与传感器资源却未能对数据进行深入分析与挖掘。
* n: z& Y$ |# m+ q! C6 f1 s针对数据的处理需从系统设计之初始传感器布点、传感器选型、数据采集频率与信号类型等方面开始考虑，对于监测数据进行深入地分析和挖掘，得到更有价值的数据结果。

( e# X$ Y  U+ r' Z# [0 W监测系统监测成果转化不足
) w5 g- ^1 W6 }  l. a部分监测系统监测成果与桥梁管理需求脱节，不能转化出桥梁管理单位需要的数据。
归根到底，建设桥梁结构健康监测系统的目的还是为了更好地指导相关部门决策，结合实时的监测数据与长期的数据积累，使得管理单位更清楚地了解桥梁的实际状况，结合适当的管养措施，实现以最低的成本达到桥梁设计寿命。

/ I  V! X8 K; K; y- z6 @' P* e# Z交通运输部《实施方案》中，着重强调了“将监测工作纳入桥梁养护和运营管理工作中，充分利用监测数据和评估结果提升桥梁养护和运行管理科学性。”
为此，需要结合具体的项目需求，有针对性地设计与实施监测系统，必要时将桥梁监测系统与桥梁管养系统进行融合，当然这一步还需要健康监测业内多方面的促进与共同发展，以期促进行业内良性有序地协同作战。
) ]( e& C& k. S
4 S8 Q' ^& Z5 C) ~