橋梁建成以后，由于受氣候、環境因素的影響，結構材料會被腐蝕和逐漸老化，長期的靜、動力荷載作用，使其強度和剛度隨著時間的增加而降低。這不僅會影響行車安全，更會使橋梁的使用壽命縮短。對橋梁結構的健康狀況進行檢測與監測，并在此基礎上對其安全性能進行評估是橋梁運營日常管理的重要內容。橋梁健康監測具有十分重要的作用。

一、橋梁健康監測的概念
    橋梁健康監測的基本內涵即是通過對橋梁結構狀態的監控與評估，為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發預警信號，為橋梁維護維修與管理決策提供依據和指導。

二、橋梁健康監測的內容
1、施工階段的健康監測內容
大跨橋梁結構由于在施工階段受到施工荷載或自然環境因素的影響而使結構變形或受力與成橋狀態的設計要求不符，因此為確保施工中橋梁結構的安全和保證結構物的外形和內力狀態滿足設計要求，需在施工中對其進行健康監測。其監測的主要內容有：
（1） 幾何形態檢測。主要是獲取已經完成的結構實際幾何形態參數，如高程、跨度、結構或纜索的線形、構造物的變形和位移等。
（2） 橋梁結構的截面應力監測。這是橋梁施工階段安全監測重要的內容，包括混凝土應力、鋼筋應力和鋼結構應力的監測，它是橋梁施工過程的安全預警系統。
（3）索力監測。大跨徑橋梁采用斜拉橋和懸索橋等纜索承重結構越來越普遍，斜拉橋的斜拉索、懸索橋的主纜索及吊索的索力是設計的重要參數，也是橋梁安全監測的主要監測內容。
（4） 預應力監測。主要對預應力筋的張拉真實應力、預應力管道摩阻導致預應力損失以及永久預應力值進行監測。
（5） 溫度監測。對大跨徑橋梁，特別是斜拉橋或懸索橋，其溫度效應十分明顯，斜拉橋的斜拉索隨溫度變化的伸縮，將直接影響主梁的標高；懸索橋主纜索的線形也將隨溫度而變化，此時對溫度進行監測十分必要。
（6） 下部結構的監測。對于斜拉橋和懸索橋等特大型橋梁，其構筑物基礎分布集中，荷載集度通常非常大，因而必須對地基的內外部變形、地錨的應力以及主塔樁基的軸力等進行監測。
2 運營階段的健康監測內容及使用的傳感器
（1）荷載監測。包括風、地震、溫度、交通荷載、聲荷載等。所使用的傳感器有：風速儀——記錄風向、風速進程歷史，連接數據處理系統后可得到風功率譜；溫度計——記錄溫度、溫度差時程歷史；動態地稱——記錄交通荷載流時程歷史，連接數據處理后可得交通荷載譜；強震儀——記錄地震作用；攝像機——記錄車流情況和交通事故等。
（2）表面形貌監測。監測橋梁各部位的靜態位置、動態位置、沉降、傾斜、線形變化、位移、裂紋、斑點、凹坑等。所使用的傳感器有：位移計、傾角儀、GPS、電子測距器（EDM）、數字像機等。
（3）結構的強度監測。監測橋梁的應變、應力、索力、動力反應（頻率模態）、扭矩等。所使用的傳感器有：應變儀——記錄橋梁靜動力應變、應力，連接數據處理后可得構件疲勞應力循環譜；測力計（力環、磁彈性儀、剪力銷）——記錄主纜、錨桿、吊桿的張拉歷史；加速度計——記錄結構各部位的反應加速度，連接數據處理后可得結構的模態參數。
（4）振動監測。監測結構的振動、沖擊、機械導納以及模態參數等。
（5）性能趨向監測。監測結構的各種主要性能指標等。
（6）非結構部件及輔助設施。監測支座、振動控制設施等。
對于不同的監測對象，由于影響其工作性能的控制因素不同，所以監測的物理參數各不相同。同一物理參數對不同的結構又具有不同的靈敏度，所以效果也不同。因此，橋梁結構健康監測中監測對象的選擇是至關重要的一步。通常對于大型橋梁結構而言，常以振動監測、荷載監測、強度監測和表面形貌監測為主要目標，且通常選擇靈敏度高的特征參數或幾種參數聯合使用作為監測對象。完善的橋梁健康監測系統可以驗證橋梁設計理論、施工質量，監測結構局部和整體服役狀態、監測結構損傷、抗力衰減及其演化規律，識別結構損傷及其位置。進行橋梁安全性、耐久性評定與預測以及橋梁安全事故預警等等。但在相當長的時期內，橋梁結構健康監測系統還不能完全取代傳統的人工檢查，而只是配合人工檢查，但對于大跨橋梁來說，有了可靠的橋梁結構健康監測系統，至少可以縮小人工檢查的范圍，加快損傷識別的速度。
三 橋梁監測方法
1 基于動力的健康監測方法
目前研究中的大部分橋梁結構健康監測方法，集中于使用動力響應來檢測和定位損傷，因為這些方法是整體的檢測方法，可以對大型的結構系統進行快速的檢測。這些基于動力學的方法可以分為如下四類：①空間域方法，②模態域方法，③時域方法，④頻域方法。其中空間域方法根據質量、阻尼和剛度矩陣的改變來檢測和確定損傷位置；模態域方法根據自振頻率、模態阻尼比和模態振型的改變來檢測損傷；在頻域方法中，模態參數如自振頻率、阻尼比和振型等是確定的，從非線性自回歸移動平均模型估計出光譜分析逆動力問題和廣義頻率響應函數被用于非線性系統的識別。在時域方法中，系統參數通過在一定時間內采樣的數據來確定；如果結構系統的特性在外部荷載作用下隨時間改變，那么有必要確定由時域方法得出的系統動力特性在時間上的改變。進一步地，可以使用四種域中提出的任何動力響應，采用與模態無關或與模態相關的方法進行損傷檢驗。文獻資料顯示：模態無關的方法可以檢測出損傷的存在而無需大量的計算，但在確定損壞位置時并不精確；另一方面，模態相關的方法比與模態無關的方法相比：通常在確定損傷位置上更加精確且只需更少的傳感器，但該方法要求有恰當的結構模型和大量的計算。雖然時域方法使用傳統的振動測量儀器得到的原始時域數據，這些方法要求某些結構信息和大量的計算，且具有個案特性。此外，頻域方法和模態域方法使用轉換的數據，但轉換存在誤差和噪音。而且，在空間域方法中，質量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題且難以精確。將兩三種方法結合起來檢測和評估結構的損傷具有很強的發展趨勢。例如，幾位研究者將靜載測試和模型測試的數據結合起來評估損傷，這樣可以克服各自方法的缺點并相互檢查，與損傷檢測的復雜性相適應。
2 聯合靜動力的健康監測方法
靜力參數（位移與應變等）是根據靜力荷載如在橋上緩慢移動的車輛引起的變形進行量測。在許多情況下，施加靜力荷載比動力荷載更為經濟，對于狀況評估，許多應用只需要單元剛度。在這些情況下，靜力測試和分析即簡單又經濟。通常的橋梁監測中都需要監測靜態應變（和動態應變）、靜力位移（和動撓度）以及相應的環境溫度、濕度和風荷載。
既然自振頻率、振型和結構系統的靜力響應都是結構參數的函數，這些參數可通過比較數學模型預測的靜動力特性和試驗確定的靜動力特性值得到。損傷發展的結果之一是局部剛度的減小，從而導致一些響應的改變；因此，對損傷檢測和評估，綜合結構靜動力特性的監測是非常必要的。根據這一思想，結合靜態應變、靜態位移與動力響應（即振型或模態柔度等）來確定損傷位置和識別損傷程度，幾種算法綜合起來用于改進參數識別的靈敏度和提高解答過程的可靠度，靜力和動力響應被用來校準識別的置信度水平。
聯合靜動力的損傷識別通常需要進行有限元模型修正，因為有限元模型的誤差可能比損傷的變化要大，所以有限元模型必須先用測得的模態特性和試驗數據進行校準；只有有限元模型是可靠的，有限元方法模態修正的結果才是可靠的。其他的方法包括統計損傷識別、神經網絡識別方法、子結構損傷識別、基于小波變換的損傷識別等等，但是目前大多只停留在實驗室簡單模型或數值模型，用于真正實橋的損傷識別和健康診斷還有很長的路要走。

四、橋梁健康監測系統的組成
先進的橋梁健康監測系統主要包括各類軟硬件系統，其中各類高性能智能傳感元件、信號采集與通訊系統（包括無線傳感網絡）、綜合監測數據的智能處理與動態管理系統、結構實時損傷識別、定位與模型修正系統、結構健康診斷、安全預警與可靠性預測系統是關鍵部分。橋梁健康監測系統是利用一些傳感器（包括光纖傳感器、壓電傳感器、電磁伸縮材料制成的傳感器、GPS、靜力水準儀，風速風向儀等）來讀取橋梁各部分結構的溫度、應變、位移、風速、風向、加速度、車輛載荷、吊桿／斜拉索拉力、主纜拉力等參數，通過網絡將這些數據傳輸到橋梁監控室的數據處理設備上，由專用的數據處理設備和處理方法來對信號進行存儲、處理、分析和顯示，顯示給用戶的是一段時間內連續采集的各個數據。各方專家會同橋梁設計部門可以對某些數據設立警戒值，當某個數據超過了相應的警戒值，系統會主動報警，提醒管理人員及時做出反應。

序號	橋名	通車時間	結構類型	跨度（m）	健康監測系統信息	建立健康監測時間	地點
1	汀九大橋	1998	斜拉橋	127+475+448+127	7個風速儀，83個溫度傳感器，45個加速度計，88個應變計，2個位移傳感器，6個動態稱重儀，5個GPS，在線監測系統。	1998	香港
2	青馬大橋	1997	懸索橋	主跨：1377	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，動態稱重儀，水平傳感器，攝相機，在線監測系統。	1997	香港
3	汲水門大橋	1997	斜拉橋	主跨：430	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，動態稱重儀，水平傳感器，攝相機，在線監測系統。	1997	香港
4	深圳西部通道大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：210	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，動態稱重儀，侵蝕傳感器，攝相機，氣壓計，濕度計，雨量計，在線監測系統。	在建設中	香港
5	昂船州大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：1018	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，動態稱重儀，EM傳感器，侵蝕傳感器，光纖傳感器，傾角儀，攝相機，氣壓計，濕度計，雨量計，在線監測系統。	在建設中	香港
6	江陰大橋	1999	斜拉橋	369+1385+309	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，光纖傳感器，在線監測系統。	1999	江蘇
7	南京長江大橋	1968	鋼桁橋	主跨：160	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，地震儀，動態稱重儀，在線監測系統。	/	江蘇
8	南京長江二橋	2001	斜拉橋	主跨：268	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，地震儀，動態稱重儀，磁彈性測力儀，濕度計。	/	江蘇
9	潤楊南汊橋	2000	懸索橋	主跨：1490	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS。	/	江蘇
10	潤楊北汊橋	/	懸索橋	主跨：460	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器。	/	江蘇
11	蘇通大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：1088	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，動態稱重儀，侵蝕傳感器，磁彈性測力儀，光纖傳感器，傾角儀，濕度計，攝相機，在線監測系統。	在建設中	江蘇
12	南京長江三橋	2005	斜拉橋	主跨：648	應變計，位移傳感器，加速度計，離線監測系統。	2005	江蘇
13	銅陵長江大橋	1995	斜拉橋	主跨：432	風速儀，溫度傳感器，加速度計，傾角儀。	2002	安徽
14	蕪湖大橋	2000	斜拉橋	主跨：312	溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器， 光纖傳感器，水平傳感器。	2002	安徽
15	虎門大橋	1998	懸索橋	主跨：888	應變計，GPS，傾角儀，水平傳感器。	1998	廣東
16	湛江海灣大橋	2002	斜拉橋	主跨：480	風速儀，溫度傳感器，應變計，加速度計，位移傳感器，GPS，磁彈性測力儀，傾角儀，地震儀，濕度計。	2004	廣東
17	徐浦大橋	1997	斜拉橋	主跨：590	溫度傳感器，應變計，加速度計，動態稱重儀，水平傳感器。	1999	上海
18	盧浦大橋	2003	拱橋	主跨：550	溫度傳感器，應變計，加速度計，水平傳感器。	2003	上海
19	大佛寺大橋	2001	斜拉橋	主跨：450	溫度傳感器，應變計，加速度計，光纖傳感器， 水平傳感器，在線監測系統。	2003	重慶
20	廣洋島大橋	在建設中	連續剛構橋	115+200+115	FBG溫度傳感器，FBG應變計，智能混凝土應變計。	在建設中	重慶
21	濱州黃河大橋	2005	斜拉橋	主跨：300	風速儀，溫度傳感器，加速度計，GPS，磁彈性測力儀，在線監測系統。	2004	山東
22	東營黃河大橋	2005	連續剛構橋	115+210+220 +210+115	1300個FBG溫度傳感器和應變計，離線監測系統	2005	山東
23	茅草街大橋	在建設中	拱橋	主跨：368	風速儀，加速度計，FBG溫度傳感器，FBG應變計。	在建設中	湖南
24	峨邊大渡河橋	1992	拱橋	主跨：140	Smart FBG tied and suspender, sound emission, 離線監測系統	2005	四川
25	錢江四橋	2004	拱橋	主跨：580	磁彈性測力儀，風速儀，溫度傳感器，加速度計。	2004	浙江
26	松花江大橋	2004	斜拉橋	主跨：365	風速儀，加速度計，GPS，FB-G溫度傳感器，FBG應變計，離線監測系統。	2004	黑龍江
27	呼蘭河大橋	2000	連續剛構橋	主跨：40	FBG溫度傳感器，FBG應變計，離線監測系統。	2000	黑龍江
28	牛頭山大橋	2002	連續剛構橋	主跨：42	12個FBG溫度傳感器和應變計，離線監測系統。	2002	黑龍江
29	海滄大橋	1999	懸索橋	主跨：648	風速儀，溫度傳感器，位移傳感器，GPS	1999	福建
30	舟山西堠門大橋	在建設中	懸索橋	主跨：1650	風速儀，加速度計，溫度傳感器，GPS，位移傳感器，FBG應變傳感器，應變計，攝相機，氣壓計，濕度計，侵蝕傳感器，雨量計，地震儀，動態稱重儀。	在建設中	浙江
31	壩陵河大橋	在建設中	懸索橋	主跨：1088	風速儀，加速度計，溫度傳感器，GPS，位移傳感器，應變計，攝相機，氣壓計，濕度計，地震儀，傾角儀，EM傳感器，動態稱重儀。	在建設中	貴州
32	杭州灣大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：448	在安裝中	在建設中	浙江
33	東海大橋	2005	斜拉橋	主跨：420	風速儀，加速度計，溫度傳感器，GPS，位移傳感器，應變計，攝相機，EM傳感器，侵蝕傳感器，洋流測定儀，波動測定儀，水壓測定儀。	2005	上海
34	馬桑溪長江大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：500	光纖傳感器，溫度、濕度、加速度計，圖像感知系統		重慶
35	天津永和大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：270	風速儀，加速度計，溫度傳感器，GPS，應變計， 攝相機， EM傳感器，動態稱重儀，水平傳感器。		天津
36	八尺門大橋	2003	連續剛構橋	90+2×170+90	溫度傳感器、動應變傳感器，動位移傳感器，加速度傳感器等	2006	福建
37	下白石大橋	2003	連續剛構橋	145+2×260+145	溫度傳感器、動應變傳感器，動位移傳感器，加速度傳感器等	2006	福建
38	新原高速公路小溝特大橋		連續剛構橋	55+5×100+55	光纖光柵應變傳感器，溫度傳感器，動態稱重傳感器，光電液位撓度傳感系統，壓電式傳感器。		山西
39	鄭州黃河大橋	1960	組合結構	71×40.7	永磁傳感器，振動傳感器，加速度傳感器，電渦流位移傳感器，溫度傳感器，雨水傳感器，水位傳感器，車號識別系統	2000	鄭州
40	招寶山大橋	2001	斜拉橋	主跨：258	風速儀，溫度傳感器，應變傳感器，位移傳感器，GPS，加速度傳感器。	2001	浙江
41	青島海灣橋	在建設中	拱橋+斜拉橋+懸索橋	兩主跨：260	5個風速儀，2個溫度傳感器，應變傳感器，傾斜儀， 位移傳感器，13個GPS，150個加速度傳感器。		山東
42	上海長江大橋	在建設中	斜拉橋	主跨：730	5個風速儀，54個溫度傳感器，107個應變傳感器， 位移傳感器，16個GPS，14個加速度傳感器		上海