斜拉橋是將主梁用很多拉索直接拉到橋塔上的橋梁，是由受壓的塔、索和彎曲梁體組合而成的結(jié)構(gòu)體系。它可以被視為拉索代替支腿的多跨彈性支撐連續(xù)梁。它可以減少梁體內(nèi)的彎矩，降低建筑高度，減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約材料。加強(qiáng)和防范斜拉橋的病害，對(duì)最大限度的延長(zhǎng)橋梁壽命至關(guān)重要。

　　1斜拉橋病害與成因概述

　　斜拉橋按照主要承重構(gòu)件可分為斜拉系統(tǒng)，索塔，主梁，下面對(duì)此逐條闡述。

　　1.1斜拉系統(tǒng)病害

　　斜拉橋主要受力部件之一的斜拉索，需要通過(guò)塔和梁的錨固系統(tǒng)的傳力才能實(shí)現(xiàn)其功能，他們共同工作，任一構(gòu)件失效，此部分即失效。在此參照相關(guān)文獻(xiàn)，把斜拉索和相應(yīng)塔，梁上的錨固系統(tǒng)統(tǒng)稱為斜拉系統(tǒng)。

　　斜拉索的病害主要表現(xiàn)：a.拉索回縮，拉索鋼絲滑絲導(dǎo)致拉索索力退化。這個(gè)問(wèn)題的主要原因是錨固系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不當(dāng)、施工誤差、溫度影響等。b.拉索腐蝕。原因是防護(hù)措施無(wú)效。c.拉索振動(dòng)。斜拉索暴露在自然環(huán)境中，在風(fēng)、雨等激勵(lì)下，斜拉索表現(xiàn)出明顯的振動(dòng)，振動(dòng)增加斜拉索的張力，加劇斜拉索和錨具的疲勞破壞，另外，斜拉索的振動(dòng)頻率接近主橋結(jié)構(gòu)的基頻，也會(huì)引起整體的振動(dòng)結(jié)合。此類病害下文還會(huì)重點(diǎn)分析。

斜拉橋索，索塔錨固區(qū)，受力集中，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在恒負(fù)荷、活負(fù)荷和其他負(fù)荷的作用下，其病害問(wèn)題應(yīng)予以高度重視。錨系統(tǒng)病害的主要表現(xiàn):a.錨裝置疲勞。斜拉索暴露在自然界中，在各種負(fù)荷的作用下，斜拉索的力值是變化值，錨固裝置的疲勞損傷不容忽視。特別是錨固裝置本身存在焊接等原因的缺陷時(shí)，必須更加注意。b.錨頭生銹了。主要表現(xiàn)為下錨，長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境。

?1.2索塔病害

??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????作用在電纜塔上的力除電纜塔本身外，還有電纜力的垂直分力引起的軸向力、電纜水平分力引起的扭矩和剪力、溫度變化、日照溫差、風(fēng)荷、地震力、混凝土收縮徐變等都影響電纜塔內(nèi)力。索塔按材料類型可分為鋼筋混凝土和索塔。對(duì)于最常見(jiàn)的鋼筋混凝土鋼索塔，在各種載荷作用下主要表現(xiàn)為鋼索錨固區(qū)局部裂縫和塔根部裂縫，形成原因主要是基本載荷和溫度的影響。在存在下橫梁結(jié)構(gòu)的橋塔中，可能還會(huì)出現(xiàn)橫梁裂縫，這主要是因?yàn)闃蛩�剛度不可忽略�?/p>

　　1.3主梁的病害

　　對(duì)于常用的混凝土主梁，主要是梁體的裂縫。這些裂縫大部分是由施工誤差，混凝土收縮，溫度變化，局部錨固應(yīng)力過(guò)大等因素誘發(fā)。當(dāng)然也有因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題產(chǎn)生的，如抗裂性不足，產(chǎn)生受彎裂縫和受剪斜裂縫等。鋼梁和鋼混合梁主要是鋼結(jié)構(gòu)制造過(guò)程、焊接等缺陷引起的疲勞、脆性等問(wèn)題。特別是對(duì)于結(jié)合梁，混凝土收縮緩慢變化引起的橋面裂縫和鋼混結(jié)合部的疲勞，對(duì)于鋼橋，橋面鋪裝的病害充分重視。

2斜拉橋健康監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究現(xiàn)狀

邁瑞2.1橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的意義是橋梁施工，運(yùn)營(yíng)中總會(huì)出現(xiàn)各種疾病，各種疾病對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不容忽視。特別是近幾年的垮橋事故頻發(fā)，提醒大家要用合理的方法檢測(cè)橋梁的健康狀況，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)目前的運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

橋梁健康監(jiān)測(cè)是指從建設(shè)、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的橋梁結(jié)構(gòu)中獲得數(shù)據(jù)處理，評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的主要性能指標(biāo)(如可靠性、耐久性等)的方法。結(jié)合無(wú)損檢測(cè)和結(jié)構(gòu)特性分析，目的是診斷結(jié)構(gòu)中是否有損傷，判斷損傷的位置，估計(jì)損傷程度和損傷對(duì)結(jié)構(gòu)的結(jié)果。橋梁健康檢測(cè)就像橋梁醫(yī)生，可以說(shuō)是評(píng)估橋梁健康狀況，制定治療方案。

一般來(lái)說(shuō)，橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括傳感器和數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和評(píng)價(jià)決策子系統(tǒng)。建立在線遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還應(yīng)包括網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)。

2.2傷殘鑒定的方法歸類

對(duì)于大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，需要一定的評(píng)定方法。結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須具備識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷的能力，結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別是健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的核心技術(shù)，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)的優(yōu)劣。筆者查閱了大量文獻(xiàn)，對(duì)當(dāng)前比較常用的損傷評(píng)定方法進(jìn)行分類如下：

　　2.2.1基于結(jié)構(gòu)固有頻率的損傷識(shí)別方法自振頻率是結(jié)構(gòu)剛度，整體特性的反映，在不同點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的頻率進(jìn)行測(cè)量，對(duì)其間的構(gòu)件局部損傷進(jìn)行推斷。這種方法要求測(cè)量精度高，干擾小。在橋梁結(jié)構(gòu)上應(yīng)用較少。

2.2.2根據(jù)模具振動(dòng)形狀的損傷識(shí)別方法，這種方法測(cè)量數(shù)據(jù)主要是結(jié)構(gòu)振動(dòng)形狀，通過(guò)比較結(jié)構(gòu)損傷前后振動(dòng)形狀，推斷結(jié)構(gòu)損傷部位和損傷程度。

2.2.3根據(jù)柔性矩陣和剛性矩陣的損傷識(shí)別方法，該方法主要通過(guò)結(jié)構(gòu)對(duì)負(fù)荷的反應(yīng)和結(jié)構(gòu)剛性相關(guān)的矩陣來(lái)確定結(jié)構(gòu)損傷狀況。

2.2.4基于模型修正的損傷識(shí)別方法。該方法應(yīng)首先建立結(jié)構(gòu)模擬模型，修改模型參數(shù)，使計(jì)算結(jié)果接近測(cè)量數(shù)據(jù)。修改參數(shù)需要一定的方法來(lái)確定，這里不再展開(kāi)。

2.2.5根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損傷識(shí)別方法。該方法通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)和損傷建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)新測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行損傷評(píng)估，反復(fù)更新修正，提高了對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的識(shí)別能力。

2.2.6根據(jù)小波分析的損傷識(shí)別方法，這種方法可以處理不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，可以與其他方法結(jié)合使用。

2.3健康檢查系統(tǒng)在斜拉橋型應(yīng)用的思考

上下，根據(jù)對(duì)斜拉橋病害的各種損傷認(rèn)定方法的初步認(rèn)定，筆者認(rèn)為斜拉橋健康監(jiān)測(cè)應(yīng)注意幾點(diǎn):

斜拉橋病害形式多樣，不同損傷需要不同的方法認(rèn)定，需要多種損傷認(rèn)定方法。例如，在基于模型修正的損傷識(shí)別方法中，最好從現(xiàn)場(chǎng)初步了解斜拉橋的病害。

2.3.2健康檢查應(yīng)抓住重點(diǎn)，分級(jí)可能發(fā)生損傷的部分，如重要、一般、次要。橋梁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量非常大，有時(shí)需要重點(diǎn)處理或拋棄一些數(shù)據(jù)。同樣以模型修改的傷害識(shí)別方法為例，對(duì)重點(diǎn)關(guān)心部位的數(shù)據(jù)重點(diǎn)考察，給予更大的權(quán)重，更符合橋梁本身的受力特性，安全合理。

2.3.3健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是綜合了多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)新技術(shù)的吸收能力也很強(qiáng)，簡(jiǎn)單地從傳感器數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)，可以分為有線、光無(wú)線、聲波無(wú)線等多種傳輸方法

3的結(jié)論和展望

。通過(guò)上述論述和分析，筆者進(jìn)一步總結(jié)了

3.2通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和安全警報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)行，建設(shè)管理部門、設(shè)計(jì)部門和橋梁監(jiān)測(cè)部門可以隨時(shí)掌握橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)和損傷狀況。由于系統(tǒng)能夠在橋梁結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)萌芽階段發(fā)出預(yù)警，這對(duì)于保障橋梁安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

　　3.3健康監(jiān)測(cè)，不僅通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)狀況下內(nèi)力，病害等情況的了解，可以反映結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，并對(duì)決策提供參考意見(jiàn)，而且對(duì)某種橋型的設(shè)計(jì)上也提供了實(shí)際的有價(jià)值的參考。

　　3.4對(duì)于健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀采取合理的方式進(jìn)行維修加固，是否進(jìn)行維修，采取何種維修方式，什么規(guī)模的維修，等問(wèn)題都可以在可靠度分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)經(jīng)濟(jì)，社會(huì)評(píng)估后做出決定。

　　3.5在設(shè)計(jì)之初，應(yīng)充分考慮到橋梁運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的問(wèn)題，比如某些稀索體系的斜拉橋，換索時(shí)必須封閉交通，從而設(shè)計(jì)中最好采用換索方便的密索體系。在確定維護(hù)加固方案時(shí)，經(jīng)濟(jì)比選擇的基準(zhǔn)期也應(yīng)該是橋梁的全壽命。

3.6斜拉橋是現(xiàn)代大跨橋研究和應(yīng)用的重要方面，在理論研究、計(jì)算分析、施工組織設(shè)計(jì)的同時(shí)，應(yīng)加大斜拉橋養(yǎng)護(hù)維護(hù)工作的投入。通過(guò)對(duì)病害類型的歸納和病害成因的分析研究，應(yīng)針對(duì)性的采取防治和處置措施，避免或減小病害對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的損失。