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.     

光纤光栅技术在桥梁测试中的应用研究

光纤光栅技术是一种新型的桥梁测试技术.概述光纤光栅传感器的基本原理、特点以及国内外研究应用情况;研究光纤光栅技术在拉索索力长期监测中的应用,开发了长期稳定性好、不受电磁场干扰、可实现分布式测量以及适宜远距离传输的光纤光栅测力环,并将成果应用于郑西客运专线提篮拱桥拉索索力长期监测;研究光纤光栅技术在大跨度桥梁动应力测试中的应用,选用灵敏度高、动态性能好的夹持式光纤光栅应变传感器,用于武汉天兴洲长江大桥通车鉴定试验动应力测试中.工程实例显示测试效果较好.同时,探讨光纤光栅传感器在桥梁应用过程中存在的问题并展望其应用前景.     

光纤传感技术用于桥梁监测

为保证大跨桥梁结构的安全性与耐久性，需要在施工及运营阶段对桥梁进行监测。桥梁在运营阶段的实时监测对传感技术提出了更高的要求，而传统的电子传感技术往往难以满足。光纤传感器用光作为信息的载体，用光纤作为传递信息的介质，具有灵活轻巧、抗电磁干扰、耐久性好、传输带宽大等优点，并可沿同一根光纤复用多个传感器，实现对结构的准分布式测量，是实现桥梁健康监测的理想传感装置。本文介绍了光纤传感技术的基本原理，并详细地介绍了其中最具优势的光纤布喇格光栅传感技术。最后对国外近10年来采用光纤传感技术，进行桥梁监测的典型工程实例作了归纳。     

光纤光栅孔隙水压力计的研制与应用研究

阐述了光纤Bragg光栅(FBG)技术的原理以及传感器的结构设计原理和方法,采用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术研制了适合岩土工程使用的光纤光栅孔隙水压力计,对研制的6支光纤光栅孔隙水压力计进行了试验检验并埋设于某高速公路软土路基中试测孔隙水压力以检验研发成果。实践结果表明该仪器克服了常规仪器的某些缺点,并有稳定性好、耐腐蚀等优点,可以较好地应用于岩土工程监测当中。本仪器的研制对于光纤传感技术在岩土工程领域的应用具有积极的推动作用。     

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。     

基于光纤光栅传感技术的CFRP板加固桥梁预应力损失监测研究

针对碳纤维CFRP板张拉过程以及预应力损伤长期监测的技术难点,依托预应力CFRP板对现存旧桥加固工程,运用光纤光栅传感器(FBG)监测CFRP板张拉过程、张拉完成后瞬时以及长期预应力损失,并进行精度分析。研究表明:光纤光栅传感器可以精准地测量CFRP板的应变,最大误差为1.15%,明显优于传统钢筋应变片监测方法。工程实践表明,加固完成后CFRP板的长期最大预应力损失值约占张拉设计值的4%并趋于稳定,说明基于FBG的监测手段不仅能满足桥梁加固过程中短期监测需求,而且可以长期监控桥梁后续运营期的预应力损失,具有明显的技术优势。     

基于光纤传感技术的桥梁拉索健康监测技术试验研究

提出了一种基于FBG光纤光栅传感器和光纤数据传输技术的拉索健康监测技术,通过拉索制作时预先植入光纤传感器,实现拉索使用过程中索力测量的准确化,使拉索的实时健康监测成为可能。通过实验室技术试验和实桥应用试验,验证了所介绍技术的可行性和可靠性。     

光纤光栅测力环在悬索桥索力监测中的应用

桥梁索力监测一直是工程界亟待解决的难题。现有检测手段仅能用于短期测试,无法满足工程长期测试需求。提出了一种基于光纤光栅传感技术的差动式结构的测力装置—光纤光栅测力环,该装置运用了光纤光栅传感新技术和差动式结构设计,解决了索力长期监测的技术瓶颈,即信号的远距离传输和温度补偿。试验研究表明,该测力环信号传输距离超过10 km,温度补偿误差不超过满量程的0.1‰/℃,而且测量精度高,长期稳定性好,可以实现索力的分布式测量。该装置应用于阳逻悬索桥的锚跨索力测量,安装使用方便,实现了索力的远程、长期、实时在线监测,满足了工程测试需求。     

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。     

光纤光栅应力监测技术在船上的应用

介绍了采用光纤光栅传感技术进行应力测量的基本原理及其在船舶领域的国内外应用情况,并针对一艘新开发的三体船开发了FGB测量系统,可对15个测点的结构应力(含温度补偿)进行长期监测、分析与记录.     

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。     

钢筋应力计与光纤光栅传感器在桩基试验中的应用分析

随着桩基技术的发展和监测要求的提高，钢筋应力计的测量存在着一些固有的不足，而光纤光栅传感器具有体积小、质量轻、灵敏度高、分布式或准分布式测量等优点。为此，对比分析了两者工作原理，并将两者同时应用在钻孔灌注桩现场荷载试验。结果表明:光纤光栅应变计监测方法对桩身轴力的变化极为敏感，且在整个桩基加载的历程中都可以实时连续地采集到桩身轴力的数据；此外，钢筋应力计的准确性相比于光纤光栅应变计会有明显的降低。     

光纤传感器在吴忠黄河大桥施工监测中的应用

光纤传感测试技术作为未来最有前途、最适合长期健康监测的一种新型传感测试技术，在国外已经得到了比较广泛的应用，而光纤应变传感器更是受到了世界各国工程界的普遍欢迎。本文主要介绍国内首次大量采用光纤应变传感器对吴忠黄河大桥进行施工阶段应力监测中的应用情况，为今后推广应用光纤应变传感器进行应力监测提供有益的经验。     

基于物联网技术的梁桥远程安全监测系统研究

以实际工程为背景,运用先进的物联网技术、无线传输技术及光纤光栅检测技术,针对梁桥关键截面部署各类光纤光栅智能传感设备,实时对其裂缝、应变、温度及动态特性进行检测,依据桥梁损伤识别和安全评估规范,实现桥梁健康状况的在线安全评估和分级预警,从而实现物联网技术在梁桥安全监测领域的良好应用。     

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。     

高速铁路滚石侵限自动监测系统开发初步探讨

开展高速铁路滚石侵限自动监测技术研究对山区铁路的运营安全具有重要意义.研究认为,结合光纤光栅传感技术与被动柔性防护网、防护栅栏等开发滚石侵限自动监测系统是解决这一课题的一种有效途径.开发适宜的新型传感器、确定监测系统的预报模型与报警触发条件是系统开发的关键技术,而滚石试验是系统开发的重要手段.     

基于光纤光栅传感的铁路异物侵限监测系统研究

随着我国铁路建设进入快速发展时期,对铁路安全运输提出了更高的要求,建立铁路异物侵限监测系统显得很有必要。由此提出用光纤布喇格光栅应力传感器替代传统的电类传感器,分析了光纤布喇格光栅应力传感器的工作原理,设计了基于光纤光栅传感的铁路异物侵限监测系统并分析了预警过程。所设计的铁路异物侵限监测系统实现了分布式测量、光缆传输、系统集成、实时监测、在线控制等功能,为列车安全运行提供了可靠保障。     

光纤光栅传感器在边坡稳定监测的应用

边坡稳定一直是工程界研究的重要问题,边坡的监测是确保边坡安全及预报险情的重要手段。由于光纤光栅传感器有灵敏度高、耐腐蚀、抗干扰能力强等优势,将其运用到边坡监测中必将取得良好的效果。本文就光纤光栅传感器的测量应变基本原理,阐述了将其运用的边坡稳定监测中的方法,并通过工程实例予以实践论证。     

光纤光栅传感器在桥梁工程结构健康监测中的应用

本文对目前国内外光纤光栅传感器在桥梁结构健康监测中的应用做了简要概述。     

基于分布式光纤感测技术的路基边坡失稳过程试验研究

为了探究路基边坡在附加荷载作用下的变形失稳模式，开发了一套边坡模型试验装置和包含分布式光纤传感技术的测试系统。在边坡内部不同高度植入了应变感测光纤、FBG应变和温度传感器以实时获取边坡模型内部应变分布和发展信息。试验结果表明:基于FBG应变传感器和OBR技术的应变监测数据反映了边坡失稳的过程，与边坡表面位移的观测结果十分一致，根据应变发展信息将路基边坡失稳破坏的过程划分为三个阶段。此外，根据每条监测线路的最大应变位置，定出边坡潜在滑动面的准确位置。