日本桥梁和建筑结构监测的研究与实施综述丨Engineering(12)

改造方案利用先前的监测结果和对两种地震动识别出的潜在损伤模拟，并得出结论，即在这种激发下，桥塔和支座将发生重大损伤。此外，远场地震动会造成更大的损伤，并导致主梁出现1.5 m的纵向位移。因此，研究人员引入了五种改造策略和故障安全设计概念。
如前一节所述，横滨湾大桥的地震监测表明，在大地震期间，LBC可能无法正常工作。在这种情况下，桥梁端部墩帽底部的力矩可能会过大，LBC也可能会发生故障，主梁可能会出现上拔变形。为了防止出现这种情况，研究人员对桥梁进行了抗震改造，并提供了故障解决方案。研究人员在2005年采用了故障安全设计对桥梁进行了抗震改造，使用预应力缆索将主梁端部与基脚相连接，以防止主梁端部隆起，如图8所示。

图8 照片（a）和应用预应力缆索的故障安全设计系统的示意图（b）。缆索被用于连接主梁端部和地面，以防止横滨湾大桥的桥梁端部的隆起
（四）建筑结构控制系统验证的桥梁监测
为了抑制风振响应，振动控制被普遍应用于大跨度桥梁。传统的振动控制方法是被动振动控制（如主梁位移的液压阻尼器）和桥塔振动的调谐质量阻尼器。随着建筑结构的体积増大和弹性增强，控制设备需要更大的容量。主动控制（引入人工的外力来抑制振动）将成为一种更好的选择。因为主动控制需要进行测量才能调节控制力，所以监测成为这项新技术的基础。
从实际情况来看，主动控制在以下三种情形下优于被动控制：
①多种振动模态存在；
②施工过程中通常会观测到自振频率的变化；
③安装空间有限，优先选用小型设备。
这三种情形适合弹性较大的大跨度桥梁，尤其是在施工阶段。Hakucho大桥在施工阶段应用的就是主动控制方法。如图9（b）所示，研究人员在塔顶附近安装了一个钟摆式控制装置[图9（a）]。该系统是一个“混合”系统，它将钟摆式运动提供的被动控制效果与带有电机的齿条和齿轮产生的主动控制力结合了起来。