城市道路桥梁随着运营年限增长,车辆荷载、温度循环以及支承条件变化等因素持续作用于结构,对简支梁桥受力和变形的影响逐步累积。对于纳入城市生命线安全监测范围的中小跨径桥梁,如何在满足监测需求的前提下减少复杂布线、降低现场部署与后期维护的难度,是实际工程中需要直面的问题。

一、轻量化配置的核心逻辑
中小跨径简支梁桥的桥梁监测系统不宜照搬大型桥梁的配置方案。长大桥梁的监测体系在测点密度、供电条件、通信架构与数据处理环节上的设计,直接复制到中小跨径桥梁,容易形成与结构风险不匹配的投入。简支梁桥结构体系简单、失效模式明确,监测重点应集中于少数控制截面的响应指标。
近期某城市一项城市生命线桥梁监测项目配套多类型结构监测设备,涉及4座中小跨径桥梁,桥型包括简支T梁和简支小箱梁,跨径约20米。该项目以桥梁轻量化监测为主要配置思路,根据桥梁结构特点、已有病害和监测目的选择监测参数,主要涵盖七类内容:主梁关键位置的应变变化、重点裂缝宽度及发展趋势、主梁竖向变形、环境温湿度、车辆等作用下的结构振动响应、桥台测点位移,以及现场视频辅助查看。
测点数量与布设位置需结合现场实际情况确定。裂缝计针对需要持续跟踪的裂缝布设;应变和挠度监测需考虑主梁受力特点及测量条件,测点应布设在结构理论变形最大位置和最不利内力位置处。桥梁轻量化监测的本质不是减少传感器数量,而是让每个测点具备明确的监测目的。

二、设备选型:以安装与长期使用为出发点
该项目配套设备包括一体式裂缝计、激光位移计、单通道应变采集设备、振动倾斜仪,以及GNSS、温湿度传感器和摄像头等。其中裂缝、挠度、应变和振动倾斜监测的设备配置具有代表性。
1、对于需要长期跟踪的桥梁裂缝,采用一体式无线裂缝计进行监测。这类设备采用集成化设计,将测量、采集与无线传输功能结合,减少外接采集设备和现场接线工作。对于分布在不同位置的裂缝测点,这种配置有利于提高安装效率,也便于后续数据获取和管理。
2、主梁挠度是桥梁长期变形监测中的重要参数。激光位移计通过非接触方式获取主梁测点的相对位移变化。在具备稳定测量基准和合适安装条件的情况下,这种方式可以减少被测位置的机械连接需求,为部分安装空间受限的测点提供更灵活的测量选择。
3、对于简支T梁和简支小箱梁,应变监测主要关注主梁关键位置的受力响应。单通道应变采集设备可根据实际测点需求灵活配置,避免不必要的采集通道占用。结合具体传感器与采集方式,在满足监测要求的前提下尽可能简化现场设备部署。
4、桥梁在车辆荷载及环境作用下会产生振动响应,部分位置还需要关注倾斜变化。振动倾斜监测设备可获取相关结构响应数据,为桥梁长期状态分析提供补充参考。采用集成化、便于安装的监测设备,有利于减少分散设备配置带来的现场工作量。

三、数据管理与轻量化的完整内涵
对于分布在不同位置的多座桥梁,长期监测不仅要考虑传感器能否准确测量,还要考虑数据如何传输、查看和管理。传统监测系统需要铺设较多线缆、配置集中采集设备,并依靠人员到现场读取或导出数据。从设备集成、安装方式和数据传输等环节简化现场部署,结合结构监测云平台,可对已接入的监测数据进行集中查看、历史查询、变化趋势分析及预警管理。
对于多座桥梁的长期监测,这种方式可以减少部分重复性的现场数据读取和整理工作,也方便后期对不同监测参数进行综合查看。现场安装、测量基准检查和设备维护仍然不可省略,轻量化的实质是从传感器安装、数据采集到后期管理减少不必要的复杂环节。

中交路桥科技是专业从事工程检测监测、城市安全监测预警与评价、数字智能化研发的复合型高新技术企业。公司在中小跨径桥梁监测领域积累了多个项目实践,依托桥梁健康监测云平台,构建了由轻量化前端感知网、自研轻量化主机与云端监测系统组成的技术架构,聚焦结构裂缝、支座脱空、主梁下挠等中小桥梁重点病害场景,实现监测数据的自动化采集、预警识别与管养联动的闭环处置。在长大桥梁与中小跨径桥梁监测需求存在显著差异的行业背景下,中交路桥科技的技术路线侧重于根据结构实际风险特征配置监测参数,以指标精简、部署便捷、运维高效为导向,支撑城市桥梁群的长期安全监测需求。