FBG应变传感器在隧道长期健康监测中的应用

隧道结构长期运营安全监测需要采用长效性好的传感测试技术,近年发展起来的光纤光栅传感器是一种数字式的光纤传感技术,具有长期稳定性好、测量精度高和适宜远程监测等优点.将光纤光栅传感器应用于厦门翔安隧道结构健康监测系统,实现了对二次衬砌混凝土应变的长期监测.结果表明光纤光栅传感器测量数据稳定可靠,监测效果良好.     

基于BOTDA的隧道变形监测技术研究

由于隧道工程所处环境的特殊性与复杂性,为保证安全运营,须对其进行长期变形监测,提出了一种将气吹敷设传感光纤法和真空灌浆固定传感光纤法相结合的光纤传感器铺设方法。该方法能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,同时采用经典剪滞理论分析了该方法铺设的传感光纤感应结构应变的有效性,并结合工程应用介绍了基于分布式光纤传感系统的隧道变形监测技术的基本方法。     

光纤光栅传感技术在桥梁结构健康监测中的应用

概述了光纤Bragg光栅传感器的基本原理及特点。介绍了目前光纤Bragg光栅传感器在国外、国内桥梁结构健康监测中的研究及应用情况。指出了光纤Bragg光栅传感器在桥梁结构健康监测领域的应用前景。     

基于分布式传感光纤的隧道二次衬砌全寿命应力监测方法

应用气吹灌浆铺设技术将分布式光纤传感器埋入二次衬砌混凝土内部,并将光纤传感器时变应力场监测结果与施工初期埋入的传统传感器初始应力场叠加,得到隧道二次衬砌的长期真实应力水平;通过对采用气吹灌浆铺设的光纤传感器进行标定试验,对二次衬砌长期应力场的监测断面进行应力水平分析,提出将时间序列分析方法应用于所有监测断面健康状态评估。结果表明:所提出的方法能够实现对隧道二次衬砌的全寿命健康诊断与评估。     

光纤传感器在桥梁工程中的应用现状

概述了光纤传感器的组成、原理、类型及特点。介绍了目前光纤传感器在国内、外桥梁工程中的研究及应用情况，指出了光纤传感器在桥梁结构健康监测应用中的发展方向。     

光纤光栅自感知预应力锚索在边坡加固中的应用

锚索是边坡加固工程的核心元件,对锚索施加预应力是提高其加固效果的重要途径。为对锚索预应力施工张拉过程进行监测,该文设计了一种光纤光栅自感知锚索:在锚索的钢绞线中心丝上设置凹槽,并在凹槽中用胶黏剂封装光纤光栅(FBG);同时为提高光纤光栅传感器监测量程,使中心丝在持荷状态下粘贴光纤光栅。以中心丝持荷值为变化参数,研究不同持荷值下光纤光栅传感器的监测性能。在某边坡加固工程中,采用该技术对预应力锚索的施工张拉进行了监测,传感器存活率为100%,并与现场张拉数据进行对比,二者误差很小,体现了自感知钢绞线在边坡加固工程中的实用性和可靠性。     

应用光纤传感器的智能桥梁

智能结构是近年来土木工程领域研究的热点,随着光纤传感科学、材料科学、信号解析科学等科学的不断发展,以智能结构为主体的各类智能建筑物也逐步付诸实践.法布里·珀罗光纤传感器(FPI)以其高灵敏度、高精度、高分辨率、高稳定性等优点,率先在智能结构领域得到了广泛的应用.重点介绍了采用光纤传感器等的多种技术的智能桥梁的原理和结构,并结合具体工程介绍了应用光纤传感器以及应用FRP、CFRP等新型加固材料的智能桥梁的工程实例.实践表明应用光纤传感技术的智能桥梁在性能监测、健康诊断、预警和智能修复中有着广泛的应用前景.     

分布式光纤检测桥梁裂缝研究

光纤传感技术由于能实现空间立体监测和连续性监测,是目前裂缝监测领域研究的重点。本文在深入研究布里渊传感原理基础上,基于光纤传感器精巧、纤细难于适用于混凝土粗放施工的特点,采用基于FRP封装的分布式光纤传感器,对这种传感器在在用桥梁及在建桥梁的敷设方式、对混凝土裂缝从萌生到开展过程的监测响应及裂缝宽度与布里渊频移之间的规律展开了探索性科学研究。并在试验中加入了光纤光栅传感器,研究光纤光栅传感器对分布式光纤传感器的补充作用。通过理论及试验研究,采用FRP封装的分布式光纤传感器适用于在用及在建桥梁的混凝土裂缝监测,光纤传感器对裂缝的开展有很好的感知性能,初步得到了裂缝宽度与布里渊频移之间的规律。光纤光栅传感器与分布式光纤传感器相结合可以实现长距离与局部高精度的互补作用。     

基于光纤光栅传感器的隧道火灾报警监测系统

文章比较现有隧道火灾报警技术,提出一种基于光纤光栅传感器的隧道火灾报警监测系统,并且进行了实验研究。在实验隧道中,该系统对0.5m2火灾的最快报警时间为6s,30s内有效报警范围为±20m。     

分布式光纤传感技术在公路隧道中的应用

由于隧道火灾造成的危害极大,因而隧道温度监测对于隧道安全起着十分重要的作用。很多以电信号为工作基础的温度传感器在监测时会受到电磁信号的干扰,造成对监测的不稳定和不准确。分布式光纤测温传感器,其测温原理是拉曼散射和光时域反射（OTDR）技术,具有测温距离长、抗强电磁干扰、工作稳定、测温精度高等优点,能实时有效地对隧道温度进行监测,在隧道温度监测上具有很好的应用前景。     

光纤光栅传感器在高速公路隧道围岩变形实时监测中的应用

公路隧道工程的监测环境复杂,监测对象受到时空限制和施工环境制约,基于传统的机电测试技术的监测方法,很难实现远程实时动态监测。本文以张涿高速公路东马各庄隧道工程为背景,提出了一套关于隧道围岩动态实时监测所用光纤光栅传感器的选型、安装、调试的方法。对东马各庄隧道典型剖面的围岩位移、围岩压力和温度实现了远程动态实时监测。监测结果具有较好的稳定性,对类似工程具有很好的指导意义。     

光纤光栅应变感知特性及现场试验研究

基于室内试验揭示光纤光栅感知特性规律，通过理论解析与室内试验对比探讨误差的影响因素，最后将光纤光栅技术运用于环境相对恶劣的隧道工程，提出应对更换解调仪、零漂、环境温度误差的控制措施。结果表明：裸光纤光栅、基片光纤光栅、电阻应变片应变感知传递因子分别为85.8%、71.9%、53.7%;二长花岗岩表面粘贴基片光纤光栅传感器，其应变感知传递效率理论解析为75.4%,与实测值基本吻合，实际工程推荐使用感知特性和便利性均较为优良的基片光纤光栅；基片光纤光栅在隧道运用中影响精度的因素主要有更换解调仪误差、零漂误差、环境温度误差，可采用标定和温度补偿等方法予以纠偏。     

基于BOTDA的隧道变形监测技术研究

文章提出了一种将气吹敷设传感光纤法和真空灌浆固定传感光纤法相结合的光纤传感器铺设方法,该方法能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部。同时采用经典剪滞理论分析了该方法铺设的传感光纤感应结构应变的有效性,并结合工程应用介绍了基于分布式光纤传感系统的隧道变形监测技术的基本方法。     

光纤传感技术在城市地铁工程监测中的应用

以广州地铁五号线小北站工程为例,介绍光纤传感技术的基本原理及光纤传感监测系统的组成,阐述其在城市地铁工程监测的应用方法和监测成果,通过对温度、混凝土应变规律、钢筋应变计的监测结果分析,表明光纤传感器耐腐蚀,反应灵敏且数据稳定,能够细微地反映出各种变化,在地下工程监测中具有广阔的应用前景,但由于首次将光纤传感器应用在地下工程监测,还存在测点选择不典型、光纤传感器对应变和温度交叉感应、对测点保护不够等不足之处。     

内置光纤光栅传感器的智能缆索

采用特制光纤光栅应变传感器,将其埋植于缆索的连接筒部位的外层钢丝上、以实现对缆索整体索力的测量。通过独特的传感器封装结构设计、特制的机械连接固定方式、埋植过程中的可靠操作工艺,有效地保证了光纤光栅的存活率;有效地保证了传感器在大应力状态下测试的长期可靠性、稳定性。内置光纤光栅传感器的智能缆索工艺在长约400 m的253丝实索上进行了验证。经过有效的工艺验证及试验结果,智能索制作工艺方案可靠,传感器成活率高。研发的智能缆索可实现对整索索力进行在线监测,满足大型桥梁健康监测要求。     

光纤光栅传感器在桥梁工程中的应用与研究现状

概述了光纤Bragg光栅传感器的基本原理及特点。介绍了目前光纤Bragg光栅传感器在国外、国内桥梁结构健康监测中的研究及应用情况;探讨了光纤Bragg光栅传感器在研究和应用过程中存在的问题及解决办法;展望了光纤光栅传感器技术在桥梁结构健康监测领域的应用前景。     

分布式光纤传感器用于连续配筋混凝土路面健康监测的试验研究

介绍了一种先进的分布式光纤传感器技术。即布里渊光时域反射计（BOTDR）。在连续配筋混凝土路iN（CRCP）中布置了BOTDR分布式光纤传感系统,对路面板中连续钢筋和混凝土应变进行实时监测。研究结果表明,BOTDR在公路桥梁等一些土木工程结构的健康监测中具有重要的应用前景。     

智能型缆索光纤光栅应变传感器

将传感器集成于缆索内部,研发具有自感知能力的智能缆索是桥梁结构健康监测领域研究的前沿。特制光纤光栅应变传感器,将传感器局部布置于缆索内钢丝上,通过光纤光栅中心波长的变化测量钢丝的局部应变、进而获得缆索整体索力是实现智能缆索的有效方法。对特制的光纤光栅应变传感器与索内钢丝的连接固定方式进行了研究,在不破坏钢丝的前提下,研究了传统的胶粘结和特制的抱箍连接两种固定方式,通过张拉性能测试,两种连接结构均有效;通过疲劳性能测试,采用特制的抱箍结构连接是解决缆索内置应变传感器长期可靠性、稳定性测试的有效途径。     

分布式光纤技术在隧道变形监测中的应用

目前，隧道的安全服役离不开安全监测和预警，分布式光纤技术为隧道的安全运营提供一种全新的技术保障手段。为解决隧道的差异性沉降监测难题，从实验室内光纤轴向拉伸监测变形和Z字形布线方式监测差异沉降的原理及其在某隧道内的应用效果2个方面，阐述分布式光纤监测技术在隧道工程中的应用。无论室内的等级光纤拉伸和还是Z字形布线方式，位移和应变的对应关系都呈现出良好的线性比例关系，为工程实际应用提供理论依据。从工程监测结果来看，分布式定点应变感测光缆能实现对管片接缝变形的准确定位和毫米级接缝宽度感知，Z字形光缆布设方式也能对隧道内管片差异沉降实现精准感知，充分体现分布式光纤监测技术在隧道结构健康监测中的鲜明优势。     

光纤光栅测温结合红外火焰探测器在公路隧道火灾监测中的应用

公路隧道结构封闭狭长、救援空间有限,因此公路隧道的火灾探测对系统的反应时间和准确率具有更高的要求。文中将光纤光栅测温技术和火焰探测器技术进行结合应用,更有利于高速公路隧道火灾的实时监测。使用光纤光栅作为温度传感器,能够快速探测到隧道环境温度的变化,且传感器结构稳定;而对于火灾初期范围较小的火焰,暂时未能引起环境温度的明显上升,使用三波长红外火焰探测器,则能够及时检测到火焰,该系统能够在无漏报的同时做到少误报,可以作为公路隧道消防安全的重要保障。