智能桥梁健康监测与损伤评估

    本书系统论述了西南交通大学智能化桥梁团队在桥梁结构智能化方面所取得的阶段性成果，内容包括：智能桥梁健康监测系统、结构损伤识别、状态评估及软件系统。
    本书可供从事智能桥梁监测的设计、实施和研究人员参考，亦可作为高等院校桥梁工程专业研究生以及高年级本科生的教学参考用书。

1  绪论
  1.1  智能化桥梁结构
  1.2  智能化桥梁结构健康监测
  1.3  智能桥梁结构研究回顾
  1.4  本书主要目的和内容
  本章参考文献
2  智能桥梁健康监测系统
  2.1  智能桥梁健康监测需求分析
  2.2  监测系统概述
  2.3  传感器系统
  2.4  现场总线
  2.5  分布式数据采集系统
  2.6  远程数据传输与控制系统
  2.7  智能桥梁健康监测系统实例
  2.8  本章小结
  本章参考文献
3  智能桥梁结构损伤识别
  3.1  概述
  3.2  损伤识别方法
  3.3  静力损伤识别研究
  3.4  频域损伤识别研究
  3.5  时域损伤识别研究
  3.6  分布式光纤裂缝识别
  3.7  本章小结
  本章参考文献
4  智能桥梁状态评估
  4.1  桥梁评估概述
  4.2  路网级评估
  4.3  项目级桥梁状况评估
  4.4  智能桥梁状态评定系统
  4.5  桥梁评估流程与指南
  4.6  本章小结
  本章参考文献
5  智能桥梁软件系统
  5.1  桥梁管理系统
  5.2  软件系统架构方法
  5.3  基于B/S架构的数据控制系统
  5.4  B/S架构桥梁管理系统
  5.5  智能客户端子系统
  5.6  结论与展望
  本章参考文献
6  智能桥梁研究展望
  6.1  存在的问题
  6.2  研究展望
  本章参考文献

    随着社会生产力的不断发展，人类对结构物的要求也日益复杂化和多样化。现代大型结构物,如高层建筑、大跨桥梁、大型水坝、地下建筑等，都要求其能提供更高的强度，更好的可靠性、耐久性及安全性。另外，由于这类大型结构物对整个国民经济是至关重要的,现代社会还要求它们应具有更强的防灾能力。
    传统结构大多通过提高材料的力学性能、采用合理的结构形式、加强施工管理以及定期评估与维护等传统手段来满足这些要求。然而，这些传统的手段均属于消极被动的方式：一旦将结构物建成并投入使用，便失去了对结构的全面控制，结构失效、结构灾害的发生便不以其设计者、建造者、使用者和管理者的意志为转移，对其行为的预测及防范工作都将是十分困难的。
    考察众多结构物灾害实例，发现在整个结构设计寿命期内，结构物都有可能发生结构失效。其原因在于：
    (1)结构抗力的衰减、损伤积累等导致结构强度及可靠性降低；
    (2)材料老化、腐蚀及力学性能的劣化(如徐变等)等导致结构耐久性失效；
    (3)施工质量低劣或使用不当给结构带来隐患以及损害；
    (4)结构长期遭受动荷载作用而造成疲劳失效；
    (5)偶然超载(如地震荷载、爆炸冲击荷载等)造成的结构损伤。
    以上这些原因都对结构强度及安全性提出了传统设计方法无法满足的要求。因而，对建筑结构进行实时监测，并由结构自身做出智能反应就显得十分必要了。
    现代材料技术的发展使人类社会进入了信息时代,信息材料的生产已实现设计制造的一体化。各种具有信息采集及传输功能的材料及元器件正逐渐进入土木工程师的视野。人们开始尝试将传感器、作动器紧密地融合于结构中，同时将各种控制电路、逻辑电路、信号放大器、功率放大器以及现代计算机集成于结构大系统中。通过力、热、光、化学、电磁等激励和控制，使结构不仅有承受建筑荷载的能力，还具有自感知、自分析计算、自推理及自控制的能力。具体来说，结构将能进行参数（如应变、损伤、温度、力、声音、化学反应）的监测及监测数据的传输，具有一定的数据实时计算处理能力：包括人工智能诊断推理，以及初步改变结构应力分布、强度、刚度、形状位置等能力。简言之,即使结构具有自诊断、自学习、自适应、自修复的能力。这就是智能土木结构概念的形成过程。
    智能土木结构概念是为解决评4古结构强度、完整性、安全性及耐久性问题而提出的。对土木建筑结构的性能进行监测及预报，不仅会大大减少维修费用，而且能增强预测的能力。在结构内部埋人传感器，组成阵列传感网络，即可实时监测结构的性能，这即为智能土木结构自内而外的预报方式。智能土木结构在这些方面有很好的应用前景，目前主要应用于高层建筑、桥梁、大坝等工程领域。

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