为进行独柱墩结构的结构健康监测系统设计，本文调查了独柱墩结构事故产生的原因，分析了独柱墩结构的受力特征，结合结构健康监测系统的设计原则，定制了面向桥梁工程建筑结构的监测参数，并利用现行规范和工程经验设计参数报警方法。结果表明：独柱墩因其独特的单点支撑结构，多产生超重车辆压翻事故，应对桥梁工程建筑的结构倾角、应变以及桥上车辆荷载进行监督，并设计三级报警方法，增加结构健康监测系统的准确性和实效性。

1系统设计总体思路

桥梁结构健康监测系统应具备以下特点：第一是确定标准。硬件设备主要技术性能指标标准化；统一的监测数据标准，数据分析、数据管理标准化；统一的系统运维。第二是确保稳定性。硬件选型注重长期性指标，选择口碑好、坚固耐用的设备；软件平台开发设备维护管理模块，及时判别传感器和硬件设备的工作状态，对于异常情况及时提醒运维人员；自行研发部分通用化设计的硬件设备，充足备件，保证异常设备的及时更换，避免等待冗长的采购流程，保持数据的连续性。第三是明确实现条件。安装在现场条件下的传感器和硬件设备不便校准，数据的准确性一直是人们关注的焦点。高频采集使用工况下，由于电子设备的固有特点，传感器和硬件设备的技术指标会漂移（如灵敏度和零点），技术指标是随时间变化的。桥梁恶劣现场条件下，设备易受干扰，监测一手数据质量状况不明，对后期应用造成极大困惑。第四是做好经济统计。根据桥梁的具体情况进行针对性的筛选监测项目和方法，避免系统建设的大而全。系统的硬件设备投入能够占到系统总体造价的1/3~1/2，因此自行研发部分硬件设备，能够有效地降低系统的建设和维护成本。第五是确保实效性与实用性。由于损伤指标不敏感、损伤信号易淹于在环境信号、传感器布设数量不足等因素，结构的损伤识别一直是应用中的难点。采用综合评估技术，基于监测数据与模型仿真分析结果融合的结构异常分析与预警，提升监测数据利用的实用性。将桥梁工程建筑监测系统得到的数据与理论模型仿真计算分析结果进行综合分析，实时掌握、评估桥梁结构的运营状态，当桥梁结构状态出现异常时及时进行报警如果发现重大异常状况，则及时发出预警避免或减少灾害事故发生。

2监测内容及监测方法

结合桥梁工程建筑概况，精简、优化、筛选的监测内容及方法如下：第一是主梁转角监测。通过对主梁转角的监测能实时把握主梁在车辆荷载作用下的横向倾覆状况。采用高精度倾角传感器对主梁转角进行监测。第二是车辆荷载监测。汽车荷载是大桥运营期间的主要可变荷载。作为桥梁安全监测输入－输出系统的重要输入，交通荷载监测对于桥梁的响应分析和损伤评估具有重要的意义。桥梁工程建筑倾覆与车辆荷载密切相关，偏心荷载增加是导致倾覆的直接原因，因此加强对超载车辆的监测是控制桥梁倾覆的重要手段之一。可结合桥梁收费站数据判断车重情况。

3监测的预警方法

系统具有技术先进性和前瞻性，充分考虑了各项相关支撑技术飞速发展，结构损伤识别技术的进步，以及桥梁其他数字化、信息化建设管理水平和需求飞速提高，如5G技术、物联网技术的在未来的引进以及与其他桥梁监控的兼容合并等需求，而带来系统的扩展和升级空间：软件平台采用开放性架构，可以方便地通过插件的方式加入新功能。依托集团所属“公路交通安全与应急保障技术及装备交通运输行业研发中心”的技术优势，开发并使用最新的桥梁安全监测技术，保证系统的先进性。桥梁是连接城市的重要交通枢纽，其结构安全具有极大的政治、经济、社会影响。由于持续不断的环境作用和自身结构的老化，使得桥梁结构的长期管养工作异常复杂，对桥梁结构进行周期性和连续性的监测是必要的。独柱墩由其简单的结构设计方法、较大的桥下净空以及美观的外形特征，在桥梁结构设计中应用被广泛^[1~3]。但独柱墩连续梁桥暴露出诸多问题，如其支座的累积损伤、脱空、滑移等，其中桥梁整体倾覆问题最为引人注目。近年来，各地出现过多起独柱墩连续箱梁桥侧翻、倾覆的重大事故，造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。自2007年以来，我国已经发生了多起桥梁工程建筑倾覆倒塌事故，死伤二十余人。保障桥梁工程建筑运营安全，是桥梁管养部门面临的重要难题。参考《公路桥梁结构安全监测系统技术规范》（JT/T1037-2022）^[6]规定和工程经验，结合上述监测内容和监测方法，可将桥梁健康监测系统分为三级报警。车辆总重或轴重达到1.5倍设计车辆荷载或主梁位置处关键截面静应变超过历史最大值进行一级报警；车辆总重或轴重达到2.0倍设计车辆荷载或主梁位置处关键截面静应变超过设计最不利工况计算值进行二级报警；若结构倾角突然异常增大，进行三级报警。

综上所述，本文首先分析了桥梁工程建筑结构的受力特征和结构健康监测系统的基本设计原则，定制了独柱墩结构的监测内容和监测方法，并结合相应规范和实际工程经验设计了监测参数的报警阈值，可得以下结论：桥梁工程建筑的结构破坏主要表现为超重车辆的压翻，应对其在最不利荷载下的横向抗倾覆能力进行监督；可采用结构倾角，墩柱应变和车辆荷载等参数监测桥梁工程建筑结构运营状态；可通过三级报警的方式设定结构健康监测参数阈值。

参考文献：

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[2]李争,李伟. 土木工程结构安全性在线评估及监测技术研究[J]. 粘接,2022,49(06):138-142.

[3]王会萌. 土木工程结构健康监测技术的应用及展望[J]. 房地产世界,2022,(03):137-139.

姓名：吴珂    出生年份—：1987      性别：男   民族：汉族     籍贯：辽宁省沈阳市  职务/职称：教师/讲师    学历：硕士研究生   研究方向：（结构工程）