小跨径曲线梁桥进行监测，对其建设原则、监测依据、整套系统的组成和传感器合理布置方案、各级别预警阈值设置标准以以实桥应用为依托进行了深入系统的研究。
关键词：曲线梁桥；健康监测；技术研究；预警阈值
专家打分法是利用专家团队相互掌握的专业知识和预警情况，对桥梁警情实行判断并打出相应的分数做出预警。各方法可采用下列计算公式：
1）加权打分型。总分越高，说明预警级别越大。
5） 结构整体预警阈值的大小与结构安全状态按照以下规定：
1 当Φ≥1时，定义结构整体处于安全状态；
2 当0＜Φ＜1时，定义结构整体处于不安全状态，应进一步查询构件安全度指标的大小，确定0＜Φ＜1的构件位置，对构件进行安全预警，其中当0.9＜Φ＜1时结构预警级别为IV级预警，0.75＜Φ≤0.9时结构预警级别为III级预警，0.6＜Φ≤0.75时结构预警级别为II级预警。
3 当Φ≤0.6时，定义结构整体有一定的冗余度，但处于部分失效状态，应进一步查询构件安全度指标的大小，确定Φ≤0.6的构件位置，对构件进行预警，预警级别为 I级预警。
6）结构整体预警阈值设定
依托工程根据混凝土曲线梁桥的受力特点，采用强度储备比法进行预警阈值，选取以下实测参数对结构整体预警阈值进行设定；①关键部位应力实测值；②各跨跨中挠度实测值及跨墩顶处梁体横向位移；③固有频率变化率。
预警参数应力阈值：表征某点应力的允许变化范围，因恒载的作用桥梁就有了一定的初始应变，但传感器都是后来安装的，所以这一应变值是无法直接通过传感器测出的，只能测出后来应变的变化量。记桥梁某点测试时的应力为σcs，其中要消除温度效应引起的应力，在最不利可变荷载作用下桥梁测试点的应力计算值为σj。
应力预警级别的具体划分如下：绿色：σcs≤0.75σj，此时结构处于安全状态，实测应力尚未大于警戒应力值；
黄色：0.75σj≤σcs≤1.0σj，此时结构处于不利状态，实测应力与最不利设计应力较接近；
红色：σcs≥1.0σj，此时桥梁的实测应力达到或大于允许最大应力值。
各跨跨中挠度及跨墩顶处梁体横向位移预警参数：记某点测试时的挠度或横向位移为ηcs，ηcs中要剔除温度效应的影响。s在最不利作用下该点的计算值为ηj，桥梁的允许值为ηj。挠度预警级别的具体划分如下：
绿色：ηcs≤0.75ηｊ，此时结构处于安全状态，实测挠度尚未大于警戒挠度值；
黄色：0.75ηj≤ηcs≤1.0ηj，此时结构处于不利状态，实测挠度值与最不利作用下的计算挠度值比较接近；
红色：ηcs ≥ηj，此时桥梁的实测挠度达到或大于允许最大挠度值。
由长期监测系统的振动传感器得到的桥梁振动响应数据主要是桥梁振动基频和加速度、速度、位移的时辰曲线，桥梁基频的频率变化率能直接反应出混凝土曲线梁桥的在使用状态下的实际刚度，而通过实际刚度与理论刚度的差值可判断桥梁的当前使用技术状况或病害的严重程度和发展速度。桥梁振动基频和加速度、速度、位移的时辰曲线等可通过低频拾振器或动态位移计等实测得到，通过相应的频谱分析和数据处理就能得到桥梁振动基频，而反应桥梁实际使用状态下的刚度状况的其他动力特性如模态振型和阻尼比一般较难直接测得。因此结合混凝土曲线梁桥的有限元数值仿真分析模型的动力计算成果，选取主梁第1阶竖弯模态作为理论的桥梁基频，并将根据实测基频和理论计算基频所得到的桥梁基频变化率υf作为主梁长期监测的实际使用状态下由动力特性得出的刚度监测预警指标，其计算公式如下：
υf＝(f－f0)/f0
式中，f为当前实测基频；ｆ0为理论基频，由有限元数值仿真分析模型的模态分析得到。因此在背景工程中混凝土曲线梁桥的在线监测系统中，采用根据竣工后桥梁竣工静动载试验实测数据结合设计理论模型对相关参数修正后的梁格法理论分析模型，进行模态分析得到主梁振动基频，以保证理论分析模型与实际桥梁的分析参数达到一致，根据所修正的梁格法理论分析模型计算结果第1阶竖弯模态如图4.13所示，对应的基准频率为5.43Hz。
黄色:取为一阶竖弯的±4%。
红色:依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》指出，当实测固有频率除以理论频率的值范围在0.9～1.0内时表明此时结构的安全状态较差，因此红色预警阈值取为一阶竖弯的±10%。
总结：
本文结合混凝土曲线桥梁本身的结构特点及其所处外部环境，确定监控量测的关键点。为了判别结构的不同状态，设置黄色预警和红色预警2层阈值，并将警戒值的大小取为正常运营极限值的75%，实现了两线三状态的多指标并行预警，保证了预警的有效性和及时性。
参考文献
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论文作者:张连瑞,王旭丽
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/29
标签：桥梁论文; 基频论文; 挠度论文; 应力论文; 结构论文; 阈值论文; 状态论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;