桥梁结构轻量化健康监测思路与技术研发

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摘要桥梁结构健康监测技术已被证明可有效地识别早期结构损伤和潜在隐患，同时在车船撞击预警、涡激振动监测、承载能力和剩余寿命评估等多个应用场景下发挥了积极的作用。然而由于成本高、能耗大以及部署复杂，桥梁健康监测在推广应用的过程中仍存在着一定的局限性。针对此，该文提出桥梁结构轻量化健康监测理念，并从软硬件开发、监测方案设计和监测数据分析三个方面介绍了其思路和技术手段。在软硬件开发方面，构建以在线相机、在线雷达等非接触式感知设备为核心的感知采集一体化监测系统，非接触式的感知设备凭借其多点同步、实时在线的优势，在桥梁结构变形监测、桥梁缆索索力监测等多个工程应用中展现出了高精度与高效率；在监测方案设计方面，提出重点针对铰缝损伤、梁体倾覆等各类型桥梁主要病害和风险源的靶向感知方法，通过针对性部署与最优设备选型可减少监测系统内传感器的冗余；在数据分析方面，提出两阶段的监测数据快速处理与分析方法，首先通过异常检测和高精度压缩来提升监测数据质量并降低数据传输能耗，随后融合不同来源的监测数据对结构进行快速准确的分析评估。轻量化的思路与技术不仅可以实现更有效的桥梁健康监测与评估，而且大幅度减少传感器的部署需求，相比于传统桥梁监测方法，展现出低能耗、低成本与高效率的明确优势，为桥梁健康监测技术在国省干线中小跨径桥梁上的广泛应用建立基础。

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	王腾义李丹张建

关键词 ：桥梁健康监测, 轻量化, 非接触式, 感知采集一体化, 云边协同, 靶向感知, 数据预处理

Key words： bridge health monitoring lightweight non-contact integrated sensing and data collection cloud-edge collaboration targeted sensing data preprocessing

引用本文:

王腾义李丹张建. 桥梁结构轻量化健康监测思路与技术研发[J]. 土木工程学报, 2025, 58(6): 51-68.
Wang Tengyi Li Dan Zhang Jian. Research of lightweight structural health monitoring strategies and technologies for bridges. 土木工程学报, 2025, 58(6): 51-68.

链接本文:

http://manu36.magtech.com.cn/Jwk_tmgcxb/CN/ 或 http://manu36.magtech.com.cn/Jwk_tmgcxb/CN/Y2025/V58/I6/51