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)有技術水平的基礎上，設計集計算機通信及網絡、現(xiàn)代傳感器檢測、監(jiān)測技術的，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，而且力求對結構整體行為的實時監(jiān)控和對結構狀態(tài)的智能化評估。它通過對以下幾個方面進行監(jiān)控：
?橋梁結構在正常環(huán)境與交通條件下運營的物理與力學狀態(tài)
?橋梁重要非結構構件（阻尼器）和附屬設施（如振動控制元件）的工作狀態(tài)
?結構構件耐久性
?大橋所處環(huán)境條件等等
獲得對橋梁結構狀態(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)預警信號，為橋梁維護維修與管理決策提供依據(jù)和指導的目的。
2、光纖光柵傳感技術的應用
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變、應力、溫度、 振動、壓力、電壓以及一些化學量等多個物理量，其應用領域非常廣泛。同時FBG傳感器陣列可以實現(xiàn)分布式的傳感器網絡，對被測對象進行多點測量，提取相關的信號，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, 應用光纖光柵傳感器最多的領域當數(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鍵受力構件,其他土木工程結構的預應力錨固體系,如結構加固采用的錨索、錨桿也是關鍵的受力構件。上述受力構件的受力大小及分布變化最直接地反映結構的健康狀況,因此對這些構件的受力狀況監(jiān)測及在此基礎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應力混凝土支撐的鋼增強桿和炭纖復合材料筋上,對橋梁結構進行長期監(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的預應力混凝土橋, 德累斯頓大學的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, 并且用常規(guī)的應變測量儀器作了對比試驗, 證實了光纖光柵傳感器的應用可行性。瑞士應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。
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