0大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发

第２８卷第４期　２０１５年８月　Ｖｏ１．２８　ＮＯ．４　Ａｕｇ．２０１５　大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发　李宏男，田　亮，伊廷华，任　亮　（大连理工大学建设工程学部土木工程学院，辽宁大连１１６０２３）　摘要：沈阳伯官大桥是中国首座六跨中承式飘带形提篮斜拱桥，为确保该桥在施工及服役期间的安全，对其设计并　安装了一套完整的结构健康监测系统。介绍了安装系统的仪器选型及测点布设方案，监测系统的功能、构成及其　实现过程，包括传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据管理子系统以及状态评估子系统。为满足传感器数量　振～　多、分布广、信号测量精度和同步性要求高的需求，自主研发了一套分布式结构健康监测数据同步采集仪器，实现　眦　　动　了多类型传感器及多终端设备之间的精准同步采集。该监测系统为实时监测桥梁的响应，在线把握桥梁的性态，合理制定桥梁的养护计划，提供了有效的手段。　Ｖ　工　关键词：拱桥；结构健康监测；有限元分析；数据同步采集；系统集成　中图分类号：Ｕ４４５．７；Ｕ４４７　文献标志码：Ａ　文章编号：１００４—４５２３（２０１５）０４—０５７４　１１　程　学　Ｅ　ＤＯＩ：１０．１６３８５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００４—４５２３．２０１５．０４．０１０　索桥领域：青马大桥布设了大量的加速度传感　掘一　引　言　ｇ　器及应变计，并安装了风速仪和ＧＰＳ系统，用以长　期监Ｎ＃ｂ部荷载和桥梁响应，该系统是当时世界上　由于车辆荷载、环境侵蚀、人为作用以及养护维　修不及时，桥梁结构在其长期服役期间将不可避免　地发生累积损伤和疲劳破坏。因此，对桥梁结构的　性能进行实时地监测与诊断，及时发现结构的损伤，　对可能出现的灾害进行预测，并评估其安全性，已成　为土木工程学科发展的必然要求　］。所谓结构健康　监测，就是利用现场的、无损的、实时的方式采集结　构与环境信息，分析结构反应的各种特征，获取结构　规模最大的结构健康监测系统之一　Ｊ．广州虎门大　桥建立了三维位移ＧＰＳ实时动态监测系统，先期安　装的７台ＧＰＳ信号接收机，实现了大桥的全天候连　续高精度测量，为研究该桥的实际服役性能提供了　基础数据　；润扬长江大桥除了对车流状况、气候环　境、索塔沉降等进行了常规监测，还对主跨位移、钢　箱梁截面应力、钢索拉力以及悬吊体系和索塔的振　动等进行了重点监测［６］。在斜拉桥领域：朱永等ｌ＿７］　设计开发了大佛寺长江大桥结构健康监测系统，通　过该系统采集到大量监测数据，检验了其开发的光　纤应变测量系统和激光／光电位移挠度测量系统的　因环境因素、损伤或退化而造成的改变［２］。　目前世界上许多大桥已相继安装了不同规模的　结构健康监测系统，如加拿大的Ｃｏｎｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ桥安　装了一套结构动力监测系统，对桥梁在风荷载、车辆　荷载、冰荷载以及地震等作用下的动力响应进行了　有效地监测Ｅ３３；日本的Ａｋａｓｈｉ　Ｋａｉｋｙｏ大桥安装了　可行性和可靠性；山东滨州黄河公路大桥结构健康　监测系统＿８Ｊ，包括对风荷载、温度、应变、位移和加速　度等物理量的全面监测，该系统在成桥试验中记录　了大桥在各种工况下的响应，为评估桥梁的实际性　能起到了良好的效果；近年建成的苏通大桥安装了　包括地震仪、风速仪、加速度计、速度计、ＧＰＳ以及　位移计等多种传感器组成的监测系统，对桥梁进行　了有效的动态监测。此外，像挪威的Ｓｋａｒｎｓｕｎｄｅｔ　斜拉桥、丹麦的Ｇｒｅａｔ　Ｂｅｌｔ　Ｅａｓｔ悬索桥、美国的　Ｓｕｎｓｈｉｎｇ　Ｓｋｙｗａｙ斜拉桥、韩国的Ｓｅｏｈａｅ斜拉桥等　均安装了结构健康监测系统，取得了良好的监测效　１４类共计７８８个传感器用以监测桥梁的服役状态，　并将日常的养护管理融入到实时的监测系统　］。与　悬索桥和斜拉桥这种缆索支撑体系桥梁相比，关于　拱桥的监测研究工作还相对较少。但随着拱桥跨度　的不断增大和造型的日益复杂，关于拱桥的长期服　役性能监测也逐渐引起了研究人员的重视。如丁　果。自２０世纪９Ｏ年代开始，中国在各种形式的大　型桥梁上也逐步开始安装结构健康监测系统。在悬　收稿日期：２０１４—０１—１３；修订日期：２０１５　０４　１４　基金项目：国家自然科学基金创新研究群体基金资助项目（５１４２１０６４）；国家自然科学基金科学仪器专项（５１３２７００３）；国　家优秀青年科学基金资助（５１２２２８０６）　第４期　李宏男，等：大跨斜拱桥结构健康监测系统的设计与开发　５８３　图１９数据存储的程序框图　Ｆｉｇ．１　９　Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ　　子系统ＩＨ　’Ｉ与分析　鬈　Ｈ　Ｈ　砉Ｈ　Ｉｌ应变、加速度　ｌ　等参数　损伤指　示系数　参考文献：　［１］李宏男，李东升．土木工程结构安全性评估，健康监测　及诊断述评［Ｊ］．地震工程与工程振动，２００２，２２（３）：　８２—９Ｏ．　图２Ｏ结构状态评估子系统运行流程图　Ｆｉｇ．２０　Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ　ＬＩ　Ｈｏｎｇ—ｎａｎ，ＬＩ　Ｄｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ．Ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｄａｍａｇｅ　ｄｉａｇｎｏｓｉｓ　ｆｏｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ｃｉｖｉｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，２００２，２２（３）：８２—９Ｏ．　护建议。　Ｅ２］李宏男，高东伟，伊廷华．土木工程结构健康监测系统　的研究状况与进展ＥＪ］．力学进展，２００８，３８（２）：１５１—　１６６．　（４）安全评估模块：结合现场巡检结果，采用基　于变权的层次分析法，对桥梁的安全状态做出评估，　并生成结构健康状态评估报告。　Ｌｉ　Ｈｏｎｇｎａｎ，Ｇａｏ　Ｄｏｎｇｗｅｉ，Ｙｉ　Ｔｉｎｇｈｕａ．Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｃｉｖｉｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　６　结束语　为保证伯官大桥施工及服役期间的安全，结合　［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，２００８，３８（２）：１５１一ｌ６６．　ｒ３］Ｄｅｓｊａｒｄｉｎｓ　Ｓ　Ｌ，Ｌｏｎｄｏｏｏ　Ｎ　Ａ，Ｌａｕ　Ｄ　Ｔ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅａｌ—　ｔｉｍｅ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ　ｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．　Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，９（１）：１４１　１５７．　大桥的结构特点，对其建立了一套完整的结构健康　监测系统，得出以下主要结论：　（１）建立了伯官大桥的三维空间有限元模型，　通过结构模态分析，找到了结构的薄弱部位，为传感　器选型及测点布设提供了依据。　（２）详细介绍了传感器的选型及测点布设方案，　开发了光纤光栅与加速度传感器同步采集系统，实现　了两类信号的同步精确采集，保证了两类传感器的协　调工作，为结构状态识别及安全评估奠定了基础。　（３）整套结构健康监测系统采用模块化设计，　首先对各个子系统分别进行设计与实现，然后基于　ＬａｂＶＩＥＷ软件开发平台进行系统集成，实现了监　［４］　Ｗｏｎｇ　Ｋ　Ｙ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｃａｂｌｅ—ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ　ｂｒｉｄｇｅｓ［Ｊ］．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ＣｏｎｔｒＯｌ　ａｎｄ　Ｈｅａｌｔｈ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，２００４，１１（２）：９１—１２４．　Ｅｓｌ朱桂新，陈旭东，王迎军，等．ＧＰＳ　ＲＴＫ技术在虎门大　桥运营安全监测中的应用Ｉ－Ｊ］．公路，２００２，７：５５—５８．　Ｚｈｕ　Ｇｕｉｘｉｎ，Ｃｈｅｎ　Ｘｕｄｏｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｙｉｎｇｊｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＰＳ　ＲＴＫ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓ—　ｔｅｒｎ　ｆｏｒ　Ｈｕｍｅｎ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＥＪ］．Ｈｉｇｈｗａｙ，２００２，７：５５—　５８．　［６］李爱群，缪长青，李兆霞，等．润扬长江大桥结构健康监　测系统研究Ｉ－Ｊ］．东南大学学报（自然科学版），２００３，３３　（５）：５４４—５４８．　Ｌｉ　Ａｉｑｕｎ，Ｍｉａｏ　Ｃｈａｎｇｑｉｎｇ，Ｌｉ　Ｚｈａｏｘｉａ，ｅｔ　ａ１．Ｈｅａｌｔｈ　测传感网络与软件系统的有效集成，为实现系统预　期功能奠定了基础。　５８４　振　动　工　程　学　报　第２８卷　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｒｕｎｙａｎｇ　Ｙａｎｇｔｓｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｚｈａｎｇ　Ｂｉａｏ，Ｍａ　Ｄｅｃａｉ，Ｌｉｕ　Ｙｕｅｊｉｎ，ｅｔ　ａｌ。Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｙｉｎｇｚｈｏｕ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｂａｓｅｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　，ｉＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ），２００３，３３（５）：５４４－－５４８．　ｏｎ　ｆｉｂｅｒ　ｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｓｐｅｃｉａｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００９，２６（１）：　７８—８１．　［７］　朱永，符欲梅，陈伟民，等．大佛寺长江大桥健康监测系　统［Ｊ］．土木工程学报，２００５，３８（１Ｏ）：６６—７１．　Ｚｈｕ　Ｙｏｎｇ，Ｆｕ　Ｙｕｍｅｉ，Ｃｈｅｎ　Ｗｅｉｍｉｎ，ｅｔ　ａ１．Ａ　Ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄａｆｏｓｉ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　－ｉ１２］　孔庆凯．大跨中承式拱桥短吊杆结构行为研究Ｉ－Ｄ］．成　都：西南交通大学，２００３．　Ｋｏｎｇ　Ｑｉｎｇｋａｉ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｈｏｒｔ　ＳＵＳ—　ｐｅｎｄｅｒｓ　ｏｆ　ｈａｌｆ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｇｅ　ｓｐａｎ　Ｉ－Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２００５，３８（１０）：　６６～７１．　［Ｄ］．Ｃｈｅｎｇｄｕ：Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００３．　Ｅｌ３］　赵洋，李树山，李晓克．系杆拱桥吊杆索力测试研究　［Ｊ］．工程抗震与加固改造，２０１１，３３（４）：５６—６Ｏ．　Ｚｈａｏ　Ｙａｎｇ，Ｌｉ　Ｓｈｕ—ｓｈａｎ，Ｌｉ　Ｘｉａｏ—ｋｅ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｕｓｐｅｎｄ—　［８］　李惠，欧进萍．斜拉桥结构健康监测系统的设计与实现　（ＩＩ）：系统实现［Ｊ］．土木工程学报，２００６，３９（４）：４５—　５３．　Ｉ　ｉ　Ｈｕｉ，Ｏｕ　Ｊｉｎｐｉｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｏｒ　ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅｓ　ｅｒ　ｆｏｒｃｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｉｅｄ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅｓｉ，Ｊ］．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ　Ｒｅ—　ｓｉｓｔａｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｉｎｇ，２０１　ｌ，３３（４）：　５６—６Ｏ．　（ＩＩ）：ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２００６，３９（４）：４５—５３．　［１４］　李宏男，伊廷华，伊晓东，等．采用ＧＰＳ与全站仪对大　跨斜拉桥进行变形监测口］．防灾减灾工程学报，２００５，　２５（１）：８—１３．　ＬＩ　Ｈｏｎｇ—ｎａｎ，ＹＩ　Ｔｉｎｇ—ｈｕａ，ＹＩ　Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｔｅ—　ｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＧＰＳ　ａｎｄ　ｔｏｔａｌ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｄｅｆｏｒｍ—　［９］　余波，邱洪兴，王浩．苏通大桥结构健康监测系统设计　［Ｊ］．地震工程与工程振动，２００９，２９（４）：１７ｏ一１７７．　Ｙｕ　Ｂｏ，Ｑｉｕ　Ｈｏｎｇｘｉｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｈａｏ．Ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｓｕｔｏｎｇ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．Ｅａｒｔｈ—　ｑｕａｋｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，２００９，　ａｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｌｏｎｇ—ｓｐａｎ　ｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，　２５（１）：８—１３．　２９（４）：１７Ｏ一１７７．　［１ｏ］　丁睿．钢管混凝土拱桥健康监测的光纤传感研究［Ｊ］．　土木工程学报，２００５，３８（１１）：６９一－７４．　Ｄｉｎｇ　Ｒｕｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｆｉｂｅｒ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｏｆ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏ—　［１５］　李宏男，杨礼东，任亮，等．大连市体育馆结构健康监测　系统的设计与研发ＥＪ］．建筑结构学报，２０１３，３４（１１）：　４Ｏ　４９．　ｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｓｔｅｅｌ　ｔｕｂｅ—ｃｏｎｆｉｎｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ［Ｊ］．　Ｃｈｉｎａ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２００５，３８（１１）：６９—７４．　ＬＩ　Ｈｏｎｇ—ｎａｎ，Ｙａｎｇ　Ｌｉ—ｄｏｎｇ，Ｒｅｎ　Ｌｉａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓ—　［１１］　张彪，马德才，刘跃进，等．基于ＦＢＧ传感的瀛洲大桥　结构健康监测系统研究ＦＪ］．特种结构，２００９，２６（１）：　７８～８］．　ｔｅｒｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄａｌｉａｎ　Ｓｔａｄｉｕｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１３，３４（１１）：４Ｏ一４９．　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｌｏｎｇ　ｓｐａｎ　ｓｋｅｗ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ＬＩ　Ｈｏｎｇ—　ｒ』　，ＴＩＡＮ　Ｌｉａｎｇ，ＹＩ　Ｔｉｎｇ—ｈｕａ，ＲＥＮ　Ｌｉａｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｄａｌｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ　１　１　６０２３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｂｏｇｕａｎ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｈａｌｆ—ｔｈｒｏｕｇｈ　６－ｓｐａｎ　Ｘ　ｓｋｅｗ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．Ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｉｔｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｉｃｅ，ａ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｏｎ　ｉｔ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔｓ，ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｄａｔａ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｓｕｂｓｙｓ—　ｔａｍ　ａｎｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．Ｔｏ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ—ｓｔａｎｄａｒｄ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｄｉｓ—　ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｍ，ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｄａｔａ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｉｓ　ｓｅｌｆ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｍｕｌｔｉ—ｔｙｐｅ　ｓｅｎｓｏｒｓ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ—　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ，ｏｎ－ｌｉｎｅ　ｍａｓ—　ｔｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｄａｔａ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　作者简介：李宏男（１９５７一），男，长江学者特聘教授。电话：（０４１１）８４７０９５３９；Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｎｌｉ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ