拥有1000多个传感器的恰纳卡莱大桥

土耳其1915恰纳卡莱大桥上的结构健康监测系统，就如同这座大桥一样，非常出色。

拥有1000多个传感器的结构健康监测系统，可测量环境条件和桥梁响应。该系统不仅可以直接发出警报，还能对桥梁的长期性能进行预测和预报。

2022年3月18日，恰纳卡莱大桥建成通车。作为双塔三跨悬索桥，恰纳卡莱大桥具有突出的特点。它的中跨以2023米的长度打破了自1998年建成通车以来，霸榜近24年的日本明石海峡大桥1991米的世界纪录。

而且，大桥的主塔高度也有所突破，为 318 米，超过了巴黎的埃菲尔铁塔。

恰纳卡莱大桥建设时

正是因为这座大桥的独特，设计和安装在大桥上的1000多个传感器，分为环境与交通传感器和结构行为传感器，可以测量大桥上发生的任何外部事件，如强风、地震、闪电、交通繁忙等。另外，还能够记录结构的所有反应行为，如温度、位移、振动、疲劳应力等。在所有记录的数据中，对于这样一个细长结构的动态记录是关键。结构健康监测体系中还包括采集系统，可以记录、计算、采样、分析、存储和分析来自结构各种机械行为的大量数据。例如，它可以对正交各向异性板的应力进行雨流计数法，以调查和防止疲劳破坏。

除了记录数据用于可视化和即时维护外，大桥上的结构健康监测系统还可以对基础设施的未来行为进行预测计算：从可用数据中结合可调整的环境参数（温度、交通）进行回归分析，使桥梁的所有者能够预测桥梁的行为，并在关键服役阶段提前规划维护操作。这将提高桥梁的安全性，为业主节省资金，并使这座标志性的桥梁能够长期使用。

环境和交通传感器的作用是监测施加在桥梁结构上的外部载荷。这使得能对突发事件发出警报，尤其是当超过预定义的阈值时。例如，当风力或地震荷载过大时，就可以发出通知停止大桥的通行。

对环境荷载的监测还能使结构在特定环境条件下的行为进行相关联，例如风致振动，并验证设计计算和假设。

运动重量原理

与环境传感器一样，结构传感器也可以在发生剧烈振动引起警报的情况下调节交通。但它更多地用于监测结构的老化或其长期行为，如累积位移或桥面板的蠕变，甚至混凝土桥面内钢筋的腐蚀。

结构健康监测系统在设计上还可集成如阻尼器或缓冲器等外部设备提供的数据。

数据采集单元是专门为恰纳卡莱大桥设计的。它们可以采集低频信号（如位移）或高频信号（如加速度计）。此外，还可以记录数据，对数据进行初步预处理（汇总统计）并将数据传输到数据服务器。数据采集单元也由UPS电池供电，以便在万一发生断电的情况下可以继续使用。

大桥的结构健康监测软件的开发过程长达15年。不过，目前的监测软件已进行了专门的更新，加入了大桥规范要求的新功能。

冲刷监测

该软件可通过对特定位置的累积应变，进行雨流计数来估算钢焊缝和部件的疲劳老化程度。

同时，还可以通过将桥梁的行为与环境条件进行比较，并对生成的模式应用特定的预测回归，从而对桥梁的行为进行预测分析。从这个意义上讲，监测软件将充当一个简化但非常完整可靠的数字孪生系统。

声学监测

世界范围内交通流量的增加，正在促使人们不断寻找新的路线和新的方式来更快地到达目的地。发展中的城市迫切希望改变周围的交通状况，以保护市中心不受汽车的影响。在没有其他选择的情况下，这些目标就成了杰出的桥梁结构设计的源泉。

1915恰纳卡莱大桥就是实现这些目标的成果。大桥位于伊斯坦布尔西南约400公里处，横跨达达尼尔海峡，是连接欧洲和亚洲之间的交通要道。随着大桥的建成通车，成为了继伊斯坦布尔的两座著名的博斯普鲁斯大桥和位于黑海北部的第三座博斯普鲁斯大桥之后，连接欧亚的第四座桥梁。其主跨2023米的世界纪录，也充分体现了工程师们的高超技艺。

然而，这座突破性的桥梁已经达到了如此之高的极限，也因此必须有一个重要而可靠的结构健康监测系统来提供支持。当然，如果没有可靠的环境信息、相关的结构响应结构健康监测系统，就无法实现设计和建造寿命超过100年的这一期望。