随着桥梁结构不断趋向大型化、复杂化以及交通量的不断增大,传统的人工检测方法已经完全不能确保大跨度桥梁结构的运营安全性、适用性和耐久性,因此结构健康监测系统已经成为大跨度桥梁结构安全保障体系的重要发展方向。目前国内外已经或者准备安装结构健康监测系统的大跨度桥梁不断增多,但是这些健康监测系统大多是安装于大跨度斜拉桥或悬索桥,而安装于大跨度拱桥的则较少。此外已建健康监测系统的实际效果也存在许多不尽如人意之处,实时性、自动化程度、实用性和维护管养指导性不强。基于以上问题,针对主跨428米的大跨度拱桥——新光大桥的结构特点,本文研究开发了一套具有“实时性、自动化、连续性、智能化、可靠性、实用性”的桥梁结构健康监测系统,以期能在新光大桥长期健康监测的工程实践中得以应用。本文的主要工作包括:(1)在分析和总结现有桥梁结构健康监测系统发展成果的基础上,提出了包括“传感、采传、处理、评级、评估、管理”六大子系统的改进型结构健康监测系统架构。该系统结构合理,层次清晰,不仅扩展了桥梁健康监测的外沿,而且增强了其工程实用性。鉴于系统目前正处于初步研发阶段,本文仅研究传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与分析系统三大系统,尚未涉及到构件评级系统、状态评估系统和数据管理系统。(2)从建立新光大桥结构健康监测系统的目标和功能要求出发,按照系统设计原则确定了系统的监测项目,包括应力应变、环境荷载、振动以及几何变形。(3)依据新光大桥健康监测系统的监测项目,对传感器系统进行了具体设计,包括应力类、环境类、振动类以及几何类监测项目的传感器优化选择和布置方案设计。(4)提出了“有限集中的分层分布式”的数据采集与传输系统结构并确定了系统运作流程,对系统进行了具体设计,包括数据现场采集层、数据现场传输层和数据远程传输层的仪器设备选择和运作流程设计,解决了自动采集和远程传输等问题。(5)系统地提出了包括应力、温度、风、索力、整体振动、GPS数据在内的数据处理与分析方法,经过处理分析后输出的监测数据统计图表可以直观地反映当前新光大桥的结构健康状况,为新光大桥的维护管养提供强有力的技术支持。