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大量桥梁在运营过程中，桥梁的承载力大幅降低，桥梁
的使用寿命大幅缩短。如何科学、客观地评估桥梁实际使用
状况，提高桥梁服役性能、延长桥梁的服役寿命成为行业发
展的关键。
2020年，石家庄城市桥梁管理部门选取槐安大桥跨铁路
段增设配套的桥梁安全结构监测系统。采用基于无线物联网
方案，通过智能化、小型化的无线传感器，利用现有的运营
商无线通信手段，通过数据回传到计算中心，实现桥梁监测
的网络化、集约化管理。同时利用各种数据分析方法，对监
测数据进行智能化处理，从而有效评估桥梁结构的健康状况，
提升桥梁管理信息化水平。
1 项目概况
槐安大桥位于石家庄市槐安路，是跨越京广铁路和铁
路编组场部分采用双塔双索面的 PC斜拉桥式。该桥跨度为
55 m+125 m+55 m ，采用塔墩固结、主梁连续全漂浮体系，主
梁采用双主肋断面，梁高 1. 7 m ，肋宽 2 m ，桥面宽28. 9 m ，梁
上索距6. 3 m ，全桥斜拉索 72根。斜拉桥主塔高 52.2 4 m ，主
梁采用挂篮悬浇，主梁底距铁路限界最小距离为 3.4 5 m ，下为
27. 5 kV高压接触网，防电要求高。
2 桥梁结构监测的意义
桥梁在长期的服役期间，由于使用维护不当、环境侵蚀和
材料老化等因素的影响以及荷载的长期效应、疲劳效应与突
变效应，桥梁难免会出现结构和系统的损伤积累和抗力衰减，
使其抵抗自然灾害甚至正常使用环境作用的能力下降。现桥
梁承载的车流量和重量荷载迅速增加，远远超过了桥梁的原
有设计能力。随着桥梁服役时间的增长，桥梁结构的安全性
必然会发生退化，出现结构安全事故的可能性也大幅增加。
目前常用的桥梁检测手段仍以人工检测为主，此类方法
存在着明显的不足 ：（ 1）人工监测主观性强，有些结果需凭
借经验估计得到 ；（2）由于人工检测频率的限制，检测结果
往往比损伤出现滞后，不能及时对损伤预警。无线传感器网
络技术以及基于动态特性的结构分析算法的不断完善，成本
低廉，部署灵活，维护方便，是未来桥梁结构监测的必然方向。
3 项目的方案设计
3.1 n ?M
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全桥有限元模型共 211个节点， 194个单元。其中主梁 74
个单元，索塔48个单元，斜拉索 72个单元。主梁及索塔为梁
单元，斜拉索为桁架单元，横梁及桥面铺装等以荷载形式来
模拟。边界条件模拟如下 ：与设计图纸一致，一侧为单向（横
向）活动支座，一侧为双向活动支座。桥塔与主梁均采用 C50
混凝土，斜拉索标准强度1 67 0 M Pa，车道按双向6车道加载。
选取斜拉桥易损部位、结构控制部位和损伤敏感部位进
行监测，根据有限元模型可得 ：在恒载与活载的作用下，主
跨跨中、四分点及边跨跨中竖向位移较大，其中主跨跨中挠
度最大，因此在主跨跨中及四分点、边跨跨中位置布置挠度
测点 ；受温度影响，主梁梁端及桥塔塔顶变形较大，选取主
梁梁端进行纵向位移监测，桥塔塔顶进行倾斜监测。
3.2 ? ? ??
根据槐安大桥结构特征，基于桥梁结构形式、工作环境、
易发事故分析及其重要程度，参考 GB 50982—2014《建筑与
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［中图分类号］ TU 984 ；U 443 b b b b b ［文献标志码］ B b b b b b ［文章编号］ 1001–523X（2021）13–0085–03
Application of Structure Monitoring and Evaluation System
Based on Wireless Sensor Network in Urban Bridges
Nie Xiang
［Abstract ］With Shijiazhuang Huaian bridge as supporting project ，the structural safety monitoring and evaluation system based
on wireless sensor network takes the urban large-scale cable-stayed bridge structure as the platform. By laying wireless intelligent sensor
monitoring nodes in the key parts of the bridge structure， the environmental load，operating load，bridge characteristics and bridge
response of the bridge are real-time monitored to evaluate the operation status of the bridge. The front-end intelligent algorithm of sensor
and the multi-objective constraint optimization method of bridge monitoring node are proposed，and the intelligent identification method
of bridge structural damage causes is established， and the application of
基于无线传感网的结构监测评估系统在城市桥梁中应用（论文）.pdf
