碳纤维复合材料与普通的高强钢材相比，具有质量轻、强度高、耐腐蚀等特性，在预应力超大跨混凝土结构中的应用优势非常突出。另一方面，碳纤维复合材料还具有自感知等功能特性，材料的电阻会随应变变化而产生变化。结合碳纤维复合材料的承载特性和自感知特性，可以尝试构建智能预应力结构体系，最终理想的智能预应力结构，以大跨高速铁路预应力桥梁为例，应该具有这样的功能：当高速火车要通过该桥梁时，该桥梁的智能系统能够感知该火车的类型及对应的载荷工况，并能立即做出反应（施加预应力），使桥梁输入平衡该类型火车载荷所需要的预应力；当火车通过后，智能系统又能做出反应（释放预应力），而使该桥梁处于卸载状态；工作人员在办公室，通过传感遥测网络技术，能够对桥梁的服役状态（主要性能参数）及损伤特征等了如指掌，并能及时跟踪与防治。无疑，基于智能预应力结构的碳纤维复合材料的承载性能与自感知性能的交互研究，将为这样的理想结构提供理论基础与技术支撑。而围绕该智能结构体系研发、应用问题，尚有不少世界各国工程界迫切需要解决的应用基础性问题[7]。论文网

1。1。1  结构健康监测

    Housner[8]等人将结构健康监测系统定义为：一种从营运状态的中获取并处理数据，评估结构的主要性能指标（如可靠度、耐久等）的有效方法。

结构健康监测最先应用于航空航天领域，对结构器件进行荷载监测。随着结构设计呈现出日趋复杂化，大型化和智能的趋势，对结构服役过程中健康监测的要求也趋于严格，除了早期单一的荷载监测要求以外,已经朝着结构损伤判断与识别、自我调节和自我修复、结构剩余使用年限预测等方向不断丰富[9]。

结构健康监测系统通过控制在服役环境下的工作行为与响应，分析并收集结构的损伤形式、位置和程度等指标，最终达到对结构的工作状态和可靠性进行合理评价的目标，能够在结构处于工作状态异常时发出预报信号，对结构在运营过程中进行合理的管理、养护和维修工作有重大意义和价值：

（1）实现对结构损伤进行全过程的定位性和定量性的诊断分析，从而预防工程安全事故的发生；

（2）实现对结构损伤状态进行评价，产生机理分析及发展趋势预测提出完善的维修意见；

（3）实现对新建工程结构投入使用前进行安全性能检测；

（4）实现对结构在服役状况突变后和结构发生破坏的剩余使用年限进行评估；

（5）实时监测获得大量结构服役的相关数据并进行总结分析，提升工程人员对于大型工程结构的深入认知，对将来的工程设计与建造有指导意义[10]。

结构健康监测系统主要包含四部分：（1）传感器系统；（2）信息采集与处理系统；（3）信息通与传输系统；（4）信息分析与监控系统。 如图 1。1，从传感、信息 采集、传输通信到最终的信息分析这四个层面，构成了一完整的结构健康监测系统。

图1。1  结构健康监测系统

上世纪80 年代，结构健康监测系统开始应用于土木领域，美国最先在桥梁上布置各种传感器，监测整体和局部受力状态和结构振动等参数。我国的结构健康监测工作起始于上世纪末期，伴随着国家经济技术的全面发展，综合国力大大提升，用于建设重大基础设施的投资经费大大增长，对大型复杂结构的结构健康监测研究与应用也成为了热点研究问题。

结构健康监测技术通过20多年的发展，监测手段、技术和可靠性等都取得了巨大发展，今后可望向以下空间和方向发展[11]：