在桥梁结构健康监测方案的评审会上,被追问最多的通常不是传感器选型,而是测点的位置和数量。布点过多,投资被摊薄在低价值位置;布点不足,关键响应捕捉不到;位置选错,数据再完整也无法支撑判断。如果方案里的测点表是从设备厂商的产品清单上抄下来的,往往会出现另一种结果:通道数不少,能回答管养单位问题的数据不多。
按照《公路桥梁结构监测技术规范》(JTG/T 2231-01-2020),桥梁监测内容分为环境、作用、结构响应、结构变化四类,并按应选、宜选、可选项分级;测点布设要求具备针对性、代表性、经济性与全面性,且应基于设计资料、施工监控资料、竣工资料、历次检查报告和养护维修资料以及计算分析成果确定。这几条规定其实已经说明了布点的顺序:先有依据,再谈位置,最后才是设备。

一、布点之前需要回答的三个问题
规范要求监测内容依据桥梁运行环境、结构受力、构造特点与技术状况确定,落到方案层面就是三个具体问题。其一,这座桥最需要防范的是什么风险。重载超载、基础冲刷、索力损失、支座病害,对应的测点体系完全不同,风险清单不同,方案不可能通用。其二,哪些构件一旦失效后果最严重。是主梁跨中,是墩顶,是支座,还是斜拉索、吊索。这决定了测点分布的疏密与位置权重。其三,数据最终由谁使用、用于什么决策。支撑限载、支撑换索、支撑封闭交通,对数据精度、采样频率和报警阈值的要求并不一致。三个问题没有答案就进入选点,方案只能靠经验补齐,而这类经验往往不可复核。
二、测点的排序:既有病害优先,关键截面其次
第一优先级是已知病害。定期检查报告是最直接的依据:报告记载支座脱空或剪切变形,测点就应落在支座;记载主梁跨中下挠偏大,就应落在跨中;记载某几根斜拉索索力存在损失,就应落在对应的索。相关技术标准也明确提出,测点宜布置在结构响应最不利位置或已损伤位置,对性能退化、损伤劣化严重的构件应增加测点数量。没有明确病害记录的桥梁,才退到第二优先级,按结构受力的控制截面布置。这一步属于结构力学的基本判断:梁桥取跨中与四分点,连续梁增加墩顶负弯矩区,拱桥取拱脚与拱顶,斜拉桥取塔柱与主梁控制截面。以贵州省《公路桥梁结构健康监测系统建设指南(试行)》为例,主梁竖向位移测点在梁桥上按主跨四分点布设、边跨按跨中布设;支座位移与梁端纵向位移宜布设在主支座、伸缩缝处;拱顶位移宜布设在拱顶;塔顶偏位宜布设在索塔顶部。这些条款可以直接作为选点的起点。

三、四类桥型的监测重点
梁桥的重点在主梁受力状态。按规范,主梁竖向位移、主梁关键截面应变、主梁竖向振动加速度为应选监测项,支座位移、梁端纵向位移、墩顶位移属可选或宜选项,方案应围绕跨中挠度、控制截面应变与支承条件展开。斜拉桥的重点在索。斜拉索索力、塔顶偏位、主梁竖向位移、支座位移、梁端纵向位移均属应选监测项。索力变化会同时反映在塔顶偏位与主梁线形上,三者宜成组布设,单独看其中任何一项都难以判断。悬索桥的重点在主缆、吊索与锚碇。主缆线形、吊索索力、锚碇位移与加劲梁位移构成主要观测对象,其中锚碇是全桥荷载的最终传递环节,不宜省略。拱桥的重点在拱脚与吊杆。拱脚是应力集中部位,吊杆及其锚固区是病害多发部位,拱顶位移与拱脚位移应同时纳入。上承式拱桥以主拱圈竖向位移为主,中、下承式拱桥还需关注主梁竖向位移。
四、三种常见的方案偏差
一是按厂商清单配齐品类。设备清单以覆盖产品线为目标,方案以覆盖风险为目标,两者并不等价。品类齐全而点位错位的方案,投资增加,判别能力反而下降。二是重视主结构,轻视连接构件。挠度、应变布设充分,支座与伸缩缝却没有测点。支座状态改变会直接改变主梁的边界条件,主梁数据的解释基础随之失效。三是数据没有使用路径。测点建成后无人分析、报警无人响应,系统处于运行状态却不产生管理动作。这类问题在方案阶段就能避免,办法是把“数据给谁看”写进方案,而不是留到运维阶段。

2024年以来,交通运输部推进公路桥梁隧道结构监测系统建设,并开展公路桥梁群轻量化监测试点,明确常规跨径桥梁可采用轻量方式监测。轻量化的实质并非单纯削减投入,关键在于在风险与投入之间建立匹配关系:监测项目按受力特征与既有病害确定,测点数量由监测需求推导,而不是由预算倒推。判断一个布点方案是否成立,有一个可操作的标准:指着图上的每一个测点,能说清“这条数据发生变化时,采取什么动作”。说得清,这个点有明确用途;说不清,这个点只是数量。

中交路桥科技业务覆盖工程检测监测、城市安全监测预警与评价、数字智能化研发,持有公路工程综合甲级检测资质、CMA资质、甲级测绘资质及桥梁隧道工程专项资质,参编国家及行业标准20余项。在中小跨径桥梁监测方面,公司为沧州辖区23座重点桥梁搭建桥梁轻量化监测体系,数据接入河北省公路基础设施健康监测平台,并承担衡水市普通干线公路桥梁结构监测系统等项目。对需要在有限预算内完成桥群覆盖的管养单位而言,这类覆盖方案制定、设备供应到平台运维的全流程经验,比一份设备清单更具参考价值。