一、引言城市橋梁作為現(xiàn)代交通網(wǎng)絡的核心樞紐，承載著城市運轉的“血脈”功能。隨著城市化進程加速，既有橋梁服役年限增長、交通荷載迭代升級、極端氣候頻發(fā)，橋梁結構安全面臨多重挑戰(zhàn)。建立“監(jiān)測-評估-維護”閉環(huán)體系，是延長橋梁壽命、保障公共安全的核心路徑。本文結合工程實踐與技術前沿，系統(tǒng)剖析城市橋梁安全監(jiān)測與維護的技術邏輯，為行業(yè)提供可落地的解決方案。二、安全監(jiān)測技術體系：從“被動感知”到“主動預警”（一）結構健康監(jiān)測（SHM）：實時捕捉結構“生命體征”1.多維度傳感網(wǎng)絡應力應變監(jiān)測：采用光纖光柵（FBG）傳感器（精度達1με）、電阻應變片，實時捕捉主梁、橋墩的應力分布，識別重載、溫度變化下的應力集中區(qū)域；位移變形監(jiān)測：通過北斗/GPS定位系統(tǒng)（平面精度±10mm）、傾角傳感器，監(jiān)測橋梁整體線形、墩臺沉降，結合有限元模型反演結構剛度退化；振動模態(tài)監(jiān)測：加速度傳感器、拾振器采集結構固有頻率、阻尼比，通過模態(tài)分析（如隨機子空間法）判斷支座脫空、梁體開裂等損傷。2.數(shù)據(jù)驅動的智能診斷依托5G、LoRa構建“邊緣計算+云端分析”架構：邊緣端：對原始數(shù)據(jù)降噪、同步，降低傳輸帶寬需求；云端：采用深度學習算法（如CNN-LSTM融合模型）識別異常數(shù)據(jù)，結合數(shù)字孿生技術模擬結構響應，實現(xiàn)“損傷定位-程度評估-壽命預測”一體化。（二）環(huán)境與荷載監(jiān)測：識別“隱形殺手”1.環(huán)境侵蝕監(jiān)測沿海/跨海橋梁：部署氯離子傳感器（精度±5ppm）、pH值監(jiān)測儀，實時預警混凝土碳化、鋼筋銹蝕風險；高海拔/強風區(qū)橋梁：風速儀、風攻角傳感器采集風荷載，為風振控制、抗風設計優(yōu)化提供依據(jù)。2.交通荷載監(jiān)測動態(tài)稱重系統(tǒng)（WIM）：通過壓電傳感器、應變式傳感器，采集車輛軸重、車速、車距，建立荷載譜模型（如Miner疲勞損傷理論），量化超載對橋梁的累積損傷；車流量監(jiān)測：視頻識別技術統(tǒng)計車型分布、通行頻率，為交通管制、維護計劃優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。三、維護技術實踐：從“事后維修”到“全周期管控”（一）預防性維護：把病害“扼殺在萌芽中”1.分級檢測體系日常巡查：無人機航拍（分辨率0.1mm）、爬壁機器人（如“橋梁醫(yī)生”機器人）結合人工檢查，快速識別表觀病害（如混凝土剝落、支座變形）；定期檢測（1-3年/次）：采用無損檢測技術（超聲檢測UT、紅外熱像IRT、探地雷達GPR），探查內部缺陷（如鋼筋銹蝕層、鋪裝層脫空）。2.健康狀態(tài)評估構建橋梁健康指數(shù)（BHI）：融合監(jiān)測數(shù)據(jù)、檢測結果，采用層次分析法（AHP）、模糊綜合評價法，對橋梁“健康度”分級（優(yōu)/良/中/差/危），結合風險矩陣制定維護優(yōu)先級。（二）病害治理：精準“靶向修復”1.裂縫修復微裂縫（<0.2mm）：環(huán)氧樹脂灌縫膠封閉，阻斷水分侵入；宏觀裂縫（≥0.2mm）：壓力注漿（環(huán)氧樹脂/水泥漿）填充，表面粘貼碳纖維布（CFRP）增強，提升抗彎剛度。2.支座維護與升級支座脫空/偏壓：鋼楔塊調平，恢復受力均勻性；老化支座更換：同步頂升技術（誤差<0.5mm），更換為盆式/球型支座，適配大跨度橋梁的位移需求。3.混凝土劣化治理碳化混凝土：硅烷浸漬劑表面防護，形成“透氣不透水”涂層；鋼筋銹蝕：電化學除氯+阻銹劑注射，修復后采用超高性能混凝土（UHPC）修補，抗壓強度達120MPa以上。（三）智能運維管理：讓數(shù)據(jù)“驅動決策”融合BIM+GIS技術，構建橋梁全生命周期管理平臺：三維模型集成設計、施工、監(jiān)測數(shù)據(jù)，直觀展示結構狀態(tài)；維護計劃模塊：基于LSTM神經網(wǎng)絡的預測性維護模型，自動生成“成本-效果”最優(yōu)維護方案（如支座更換窗口期、裂縫修補時機）。四、工程案例：某城市立交橋“安全重生”實踐某服役15年的城市互通立交橋，因交通量激增（日均通行量超設計2倍），出現(xiàn)主梁裂縫、支座變形等病害。（一）監(jiān)測系統(tǒng)部署安裝FBG應變傳感器80個、北斗位移監(jiān)測點12個、WIM系統(tǒng)3套，實時采集荷載、應力、位移數(shù)據(jù)；云端平臺集成AI診斷模型，24小時監(jiān)控結構狀態(tài)，異常數(shù)據(jù)（如應力突變、位移超限）自動預警。（二）維護措施實施裂縫修復：壓力注漿+CFRP布加固，消除主梁應力集中；支座升級：同步頂升更換為球型支座，沉降量控制在0.5mm以內；交通優(yōu)化：基于WIM數(shù)據(jù)，限制重載車輛高峰時段通行。（三）效果評估維護后橋梁健康指數(shù)從65提升至92，主梁撓度減小30%，支座承載效率提升至95%，通行安全顯著改善。五、未來趨勢：技術融合與生態(tài)重構（一）“數(shù)字孿生+新型傳感”：讓橋梁“會思考”數(shù)字孿生技術：構建橋梁數(shù)字鏡像，實時映射物理結構狀態(tài)，模擬極端荷載下的響應，輔助維護決策；新型傳感器：柔性傳感器、納米傳感器實現(xiàn)“微創(chuàng)監(jiān)測”，降低部署成本，提升微損傷識別精度。（二）全生命周期管理：從“建設”到“退役”的閉環(huán)整合設計、施工、運維、拆除全階段數(shù)據(jù)，結合區(qū)塊鏈技術保障數(shù)據(jù)真實性，實現(xiàn)橋梁資產的精細化管理（如碳足跡核算、材料循環(huán)利用）。六、結論城市橋梁安全監(jiān)測與維護技術已從“經驗驅動”轉向“數(shù)據(jù)驅動”，從“被動維修”轉向“主動管控”。通過多源監(jiān)測技術的協(xié)同、智能維護體系的構建，可有效延長橋梁壽命（如某跨海大橋維護后壽命延