译者的话

致中国读者

序言

贡献者名单

前言

致谢

第1章引言和目的

1.1健康监测

1.2客户的需求与动机

第2章桥梁管理和健康监测

2.1桥梁管理哲学

2.2结构健康监测

2.3桥梁管理系统示例

2.4保护桥梁免受人为或自然灾害

第3章桥梁等级与风险评估

3.1检测等级

3.2BRIMOS分级

3.3结构健康监测中的概率方法

3.4自然灾害风险

3.5车辆和轮船撞击

3.6人为灾害

第4章损伤检测与评估

4.1薄弱点检测和疲劳评估

4.2频率分析中的条件补偿

4.3模型修正和系统识别

4.4性能评估（阻尼，时程）

4.5结构健康监测原理的讨论

4.6安全性评估

第5章决策支持系统

5.1结构健康监测的决策支持系统

5.2系统结构

5.3操作模式

5.4监测系统和数据库

5.5系统现状

5.6数据处理

5.7数据存储

第6章桥梁寿命评估

6.1寿命评估程序

6.2热点检测

6.3统计模式识别

6.4应用实例：钢桥

6.5正在进行的研究和发展的项目

第7章桥梁健康监测方法

7.1环境振动监测

7.2挠度和位移监测

7.3通过监测进行疲劳评估

7.4腐蚀、碳化和亚氯酸盐含量

7.5荷载传递

7.6材料特性

第8章桥梁结构健康监测商业案例

8.1桥梁结构健康监测的动机

8.2桥梁结构健康监测的成本

8.3结构健康监测商业的未来

8.4典型的结构健康监测服务目录

第9章应用实例

9.1奥地利Melk大桥

9.2奥地利维也纳Porr大桥

9.3奥地利Warth大桥

9.4德国柏林Putlitz大桥

9.5德国柏林Westend大桥

9.6德国齐陶Neisse高架桥

9.7美国特拉华河CommodoreJohnBarry大桥

9.8瑞士布兹伯格BE109/21大桥

9.9泰国曼谷RAMAIX大桥

9.10西班牙马德里Titulcia钢桁架桥

9.11匈牙利杰尔Sz6chenyi大桥

9.12德国巴德贝文森ESK551大桥

9.13瑞典斯德哥尔摩TheNewArsta铁路桥

9.14瑞典TheNewSvinestmd大桥

9.15瑞士Koppigen—UtzenstorfZ24大桥

9.16法国桑利斯Roberval大桥

9.17法国波尔多Saint—Jean大桥

9.18丹麦瑞典φresund大桥

9.19中国香港汀九桥

9.20丹麦Skovdiget大桥（桥墩）

9.21丹麦Skovdiget大桥（上部结构）

9.22俄罗斯莫斯科BolshojMoskvoretsky大桥

9.23瑞士Versoix大桥

9.24中国香港青马大桥

9.25英国A14HLmtingdon铁路高架桥

9.26德国BW91公路桥

9.27德国吕贝克Herrenbrficke大桥

9.28新加坡PasirPanjang半高速公路桥

9.29新加坡Pioneer大桥

9.30新加坡一马来西亚Tuas第二通道

9.31美国新墨西哥州I40桥

9.32瑞典哥德堡Kfill6sund大桥

9.33奥地利因斯布鲁克Europabrucke大桥

9.34奥地利维也纳圣马克思大桥

9.35中国台湾台中大桥

第10章基于监测反馈的设计

10.1真实荷载

10.2环境状态

10.3保守的设计

10.4基于监测的设计

第11章结构健康监测指南及建议

11.1前言

11.2指南的目的和大纲

11.3结构响应分析

11.4结构的诊断

11.5损伤识别

11.6测试人员资格条件

11.7传感器分类、应用和经验

11.8桥梁交通荷载识别

11.9历史建筑状态监测

11.10局部损伤识别及其对结构的影响

11.11运用动态参数识别钢桥损伤

第12章桥梁健康监测术语和派生标准

12.1高频使用术语

12.2动力学数学方程

12.3桥梁的风致振动

“本书陈述了教科书中很少提及的一种技术，对于桥梁管理者、使用者和设计者来说都不是那么容易掌握，同时也给学术界提供了宝贵的信息资源，在领会该技术的基础之上教会学生。本书作者是本领域的知名学者和国际权威人士。”

——詹姆斯·布朗约翰 英国设菲尔德大学结构动力学教授2100433B

桥梁健康监测内容简介

《桥梁健康监测》作者是结构振动监测领域的国际领军者，有着深厚的桥梁监测理论知识和丰富的工程实践经验，他主持开发的“桥梁监测系统”，是业界知名的大型桥梁监测软件，在世界范围内有着广泛的应用。

桥梁健康监测作者简介

作者:(奥地利)赫尔穆特·文策尔

桥梁健康监测系统的设计是实施桥梁健康监测的第一步。目前关于桥梁健康监测系统设计的标准、原则还没有统一的说法。本文结合国内外已经安装的桥梁健康监测系统的特点，探讨桥梁健康设计的一些原则。

从已经安装的桥梁健康监测系统中可以看出，这些桥梁健康监测的测点布置的数量、监测项目有很大差异。这种差异一方面来自于桥梁结构形式和所处地理环境的差异，另一方面来自于各健康监测设计的目的和投资额度的不同。桥梁健康监测系统的设计要遵循“因桥而异、因桥制宜、经济实用、稳定可靠”的16字原则。

因桥而异、因桥制宜。不同地区、不同桥梁结构形式的健康监测的内容是不一样的。不同地区的气候、地质环境会有很大差别，桥梁健康监测的一部分内容就包括对桥址处环境的监测，比如风、地震、温度等。

经济实用、稳定可靠。桥梁健康监测系统的实施费用是昂贵的，因此，投资额是制约桥梁健康监测系统规模和设备的重要因素。健康监测系统的设计应作效益．成本分析，设计出经济实用、稳定可靠的健康监测系统。

基于以上分析，建议在桥梁健康监测系统设计时遵循以下步骤：

(1)针对具体桥梁，确定监测系统的目的和功能。

(2)分析桥梁的结构特点、环境状况、运营情况，确定桥梁健康监测系统的监测项目。

(3)建立桥梁有限元模型进行结构静动力分析，确定应力相对不利的位置及动力分析结果，结合工程经验、结构特点及测点优化理论综合确定测点布置方案。

(4)结合投资额度，广泛调研现代测试技术的发展，确定各监测项目传感器的选型 。2100433B

健康监测系统分成三个等级，即长期在线自动健康监测系统、定期离线健康监测系统和定期养护健康检测系统。长期在线自动健康监测系统是最高等级的健康监测系统，该系统适合于在特大跨径复杂桥梁结构和具有重大战略意义的关键桥梁上使用。该等级的桥梁健康监测系统具有如下的特点：传感器长期布设在桥梁上，并通过相应技术连接在一起，构成传感器子系统。各传感器的数据采集通过健康监测系统中心控制系统动态实时的下达采集指令，触发传感器的开关，实现数据采集。采集的数据经系统的数据通信系统直接自动进入健康监测中央数据库。桥梁管理部门和客户可以通过网络远程访问中央数据库并进行健康诊断。

目前此类系统，传感器数据采集及中央数据库等各子系统的连接还是通过数据线的连接。随着无线传感器技术的研制，无线健康监测系统有望实现。定期离线健康监测系统是长期在线自动监测系统的一种简化，最大的区别是定期离线健康监测系统的数据采集和管理是离线的、人工的。与长期在线自动健康监测系统相比，该系统省掉了数据的自动采集设备和软件，无需大量的数据线并避免了数据的长距离传输带来的数据精度的损失。该系统投资额度相对小，适合于一般重要的桥梁。而且，该系统在以后如果需要的话，可以直接升级为长期在线自动健康监测系统。

定期养护健康检测系统适合于一般桥梁和对整个路线沿线的所有桥梁的健康监测，该系统的功能和性质接近于一般桥梁的养护管理，可以这样描述：桥梁管理部门购置相应的桥梁检测设备，包括传感器及其相应的数据采集和处理软件、桥梁健康诊断软件。这些设备都存放于实验室，不长期固定在桥梁上。桥梁管理部门定期的利用这些设备对所辖桥梁进行健康检测。该系统最大的优点是可以监测多个桥梁的健康状况，同时设备容易维护、更换和更新。

《桥梁结构健康监测》从桥梁结构的传感测试技术、基准有限元模拟、结构损伤预警与辨识、结构可靠度评估与疲劳寿命评估、结构健康监测系统的设计与实施等多方面，对桥梁结构健康监测与安全评估的相关问题进行了较为系统的介绍。