1、綜述
由于橋梁在運營期間會受到氣候、氧化、腐蝕或老化等因素的影響，及長期在恒載和活載的作用下遭受損壞，其強度和剛度會隨時間的增加而降低，這不僅影響了安全行車，也會使橋梁的使用壽命縮短。因此有必要在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，設(shè)計集計算機通信及網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代傳感器檢測、監(jiān)測技術(shù)的，基于監(jiān)測、狀態(tài)分析評估和橋梁養(yǎng)護管理等方面的健康監(jiān)測系統(tǒng)，用以監(jiān)測和評估橋梁營運狀態(tài)，為養(yǎng)護管理提供科學(xué)依據(jù)。
所建立的橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)的檢測技術(shù)不同，它不僅要求在測試上具有快速大容量的信息采集與通訊能力，而且力求對結(jié)構(gòu)整體行為的實時監(jiān)控和對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的智能化評估。它通過對以下幾個方面進行監(jiān)控：
?橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運營的物理與力學(xué)狀態(tài)
?橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（阻尼器）和附屬設(shè)施（如振動控制元件）的工作狀態(tài)
?結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性
?大橋所處環(huán)境條件等等
獲得對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控與評估，達到為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁運營狀況嚴重異常時觸發(fā)預(yù)警信號，為橋梁維護維修與管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)的目的。
2、光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)用
光纖光柵（fiber Bragg grating, FBG）傳感器作為一種新型光纖傳感器，可以用來測量包括應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、 振動、壓力、電壓以及一些化學(xué)量等多個物理量，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。同時FBG傳感器陣列可以實現(xiàn)分布式的傳感器網(wǎng)絡(luò)，對被測對象進行多點測量，提取相關(guān)的信號，進行狀態(tài)分析，達到示警以及故障診斷的目的，而且其傳輸距離可以達50多公里，能進行動態(tài)監(jiān)測。北京達卡科技有限公司提供靜態(tài)光纖光柵分析儀和動態(tài)光纖光柵分析儀兩種，能夠全方位對橋梁實時監(jiān)測。
目前, 應(yīng)用光纖光柵傳感器最多的領(lǐng)域當數(shù)橋梁的安全監(jiān)測。
斜拉橋斜拉索、懸索橋主纜及吊桿和系桿拱橋系桿等是這些橋梁體系的關(guān)鍵受力構(gòu)件,其他土木工程結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力錨固體系,如結(jié)構(gòu)加固采用的錨索、錨桿也是關(guān)鍵的受力構(gòu)件。上述受力構(gòu)件的受力大小及分布變化最直接地反映結(jié)構(gòu)的健康狀況,因此對這些構(gòu)件的受力狀況監(jiān)測及在此基礎(chǔ)上的安全分析評估具有重大意義。
加拿大卡爾加里附近的Beddington Trail 大橋是最早使用光纖光柵傳感器進行測量的橋梁之一(1993 年), 16 個光纖光柵傳感器貼在預(yù)應(yīng)力混凝土支撐的鋼增強桿和炭纖復(fù)合材料筋上,對橋梁結(jié)構(gòu)進行長期監(jiān)測, 而這在以前被認為是不可能。德國德累斯頓附近A 4 高速公路上有一座跨度72 m的預(yù)應(yīng)力混凝土橋, 德累斯頓大學(xué)的Meis－sner 等人將布拉格光柵埋入橋的混凝土棱柱中, 測量荷載下的基本線性響應(yīng), 并且用常規(guī)的應(yīng)變測量儀器作了對比試驗, 證實了光纖光柵傳感器的應(yīng)用可行性。瑞士應(yīng)力分析實驗室和美國海軍研究實驗室, 在瑞士洛桑附近的V aux 箱形梁高架橋的建造過程中, 使用了32個光纖光柵傳感器對箱形梁被推拉時的準靜態(tài)應(yīng)變進行了監(jiān)測, 32個光纖光柵分布于箱形梁的不同位置、用掃描法- 泊系統(tǒng)進行信號解調(diào)。
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