分布式光纤传感技术在混凝土基础设施健康监测中的研究进展

混凝土基础设施安全关系到人类的生命和财产安全,即时掌握其健康状态是混凝土基础设施安全可靠的重要保障。本文简要概述了混凝土基础设施结构健康监测的必要性,综述分布式光纤传感技术在混凝土基础设施健康监测中的研究进展。本文介绍了分布式光纤传感技术的主要类型和特点,着重讨论了国内外在其应变传递性能、封装存活率、混凝土耐久性监测指标以及结构力学监测指标等方面的研究和应用现状,最后对分布式光纤传感器技术在混凝土基础设施健康监测中的几个重要问题做了展望。     

基于光纤传感技术的桩基检测应用研究

光纤传感器技术具有独特的优势而广泛应用于各类工程实践中。首先,简述了光纤传感器的分类及应用领域,并结合其在桩基检测中的应用状况,分别阐明了光纤温度传感器、光纤应变传感器、分布式光纤传感器的基本工作原理及其应用;其次,着重指出了分布式光纤传感技术具有分布式、长距离、耐久性好、成活率高、抗干扰强等优点,并对已成功的工程实例进行了分析总结,证明了分布式光纤传感器在桩基检测应用中的可行性;最后,指出了光纤传感技术在桩基检测中存在的一些问题和发展前景。     

光纤感测技术在轨道交通运营线路中的应用

为解决城市轨道交通工程在施工和后期运营过程中隧道差异沉降、结构变形、基坑渗水与失稳及周边建筑物变形等安全问题。依托宁波市轨道交通运1 号运营线,采用分布式光纤传感技术实现长距离隧道的管片变形和差异沉降监测,利用布拉格光纤光栅技术实现了隧道断面和结构变形自动化监测,结果显示监测段隧道变形较小,较为稳定。项目的成功实施,证明了光纤传感技术在轨道交通工程结构监测中的有效性,具有广泛的应用和推广价值。     

基于分布式光纤形状传感的沥青混合料车辙变形监测研究

车辙是沥青路面典型的病害形式，其现有的检测及评估方法大多存在表观性。因此，对沥青路面结构内部车辙的演变过程、横断面形状进行监测和评估具有重要意义。引入分布光纤形状传感技术，研发了可用于沥青路面的柔性分布式光纤形状传感器，通过理论分析和标定试验明确了其形状测试原理。将分布式光纤形状传感器植入车辙试件，采用光频域反射设备(OFDR)对室内车辙试验进行了加载全过程的实时监测，获取了沿车辙横断面上各测点的时程应变数据。进而，采用空间曲线理论中的Frenet-serret方程，提出基于分布式光纤传感技术的车辙横断面二维形状重构算法，得到发生累积变形时分布式光纤形状传感器的形态演变曲线。提取重构曲线中荷载作用位置处的位移与车辙仪位移传感器数据进行对比，平均相对误差仅为0.981%,证实上述方法可以实现车辙变形的准确监测。最后基于重构得到的车辙横断面形状，分析车辙变形的演变规律，结果表明其与沥青路面永久变形发展阶段中的压密、流动过程具有较好的对应关系。创新性地提出了基于分布式光纤形状传感技术的沥青混合料车辙变形监测方法，有助于明晰沥青路面结构内部车辙类病害的发展规律和横断面形态，为道路基础设施全寿命...     

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。     

分布式光纤传感技术在桥梁静载试验中的应用

在混凝土预制T梁静载试验中,采用分布式光纤应变传感监测技术,将其测量结果与点式数码应变传感器、光纤光栅实测值和有限元软件midas的建模分析计算对比。结果表明,分布式光纤传感技术局部测量值与应变计和理论测试相吻合,且可测得混凝土T梁静载试验时梁底应变的连续分布结果。     

混凝土桥梁预埋分布式传感光缆应变监测研究

以安阳绕城高速公路桥为背景,在预制T梁时,成功地将金属铠装光缆预埋进钢筋混凝土结构中,桥梁建设完成后,将预埋的分布式传感光缆连接分布式光纤解调设备。通过荷载试验将分布式光缆测量结果与传统的光纤光栅应变片做对比,结果表明,分布式光纤传感技术测得的应变值不仅与应变计测值相一致,而且能够得到桥梁纵向的连续应变分布,通过预制分布式传感光缆技术可以实现桥梁全寿命周期的应变监测。     

公路边坡分布式智能光纤监测技术及应用

如何准确高效监测与研判高速公路建设与运维过程中边坡失稳与滑坡等灾害信息，是公路边坡工程中极为重要的工作内容。分布式光纤传感技术，因其可远距离对监测对象进行全覆盖动态监测等特点，成为境内外重大边坡工程灾害监测预警的手段。基于云南曲靖东过境段公路边坡实时在线健康监测系统项目研究与实践，简要阐述了分布式光纤传感监测技术的基本原理、方法、数据采集、研判及系统施工中的关键技术，建立了一套完整的监测预警体系。通过近5年的运维监测及数据研判，表明分布式光纤监测系统技术可靠、采集实时、传输稳定、灵敏度高，可满足公路潜在滑坡的变形动态监测及预警预报，可供类似工程借鉴与推广，具有较高的经济价值及安全价值。     

基于汉堡车辙试验的分布式光纤信号响应-荷载规律研究

引入分布式光纤传感技术用于沥青路面荷载响应监测,提出一种浸入式的沥青路面荷载响应监测方案.为研究不同荷载和不同温度下沥青混凝土中光纤传感信号的变化规律,建立一套包含光源、传感元件、沥青混凝土结构、光电探测模块和数据采集模块的分布式光纤传感测试系统.将封装好的光纤传感器埋置于沥青混凝土车辙试件中,采用室内汉堡车辙试验的方...     

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。     

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。     

基于分布式光纤传感技术的钢板桩施工全过程演化规律

布里渊光时域分析仪(BOTDA)分布式光纤技术近年来广泛应用于结构健康监测,该技术能够准确有效地监测结构体的温度和应变。该文将此技术应用于钢板桩围堰施工过程中应变、弯矩和挠度等检测;开展了光纤传感器室内应变标定试验;提出了一套光纤传感器的埋设工艺;通过工程实例验证了分布式光纤传感技术应用于围堰钢板桩检测的可行性。研究结果表明:该技术对钢板桩的分布式检测是行之有效的方法,与土压力盒、应变片等传统监测手段比较,分布式光纤传感器的优点有分布式测量、抗磁干扰、耐高温、防水、抗腐蚀、便于安装、容易实现长距离监测等优点。分布式光纤测试方法可作为一种新型钢板桩围堰测试技术,具有重要的应用和推广价值。     

基于BOTDA光纤传感技术的大体积混凝土温度测试研究

大体积混凝土浇筑后,温度监测是混凝土结构健康监测的一个重要内容。基于布里渊光时域分析技术(BOTDA),开展大体积混凝土温度测试研究。首先阐述BOTDA分布式光纤传感技术测温基本原理;然后介绍温度测试系统;最后结合工程实例,研究该技术在工程中的应用,包括光纤铺设、光纤保护、测试及成果分析,同时采用点式温度传感器测试光缆部分位置的温度,采用精密温度计测试环境温度,并与光缆测试温度对比分析。结果表明:基于布里渊光时域分析的分布式光纤传感技术可用于大体积混凝土分布式温度精确测试。     

分布式长标距FBG传感技术在桥梁结构监测中的应用研究

为了在桥梁健康监测中准确获得结构变形,对基于分布式长标距光纤光栅(FBG)传感技术进行研究。该方法对FBG传感器进行二次开发,增长其测量标距,采用耐久、力学性能良好的封装材料对其进行封装;根据共轭梁法原理,利用FBG测量到的应变分布计算结构变形。在试验用混凝土"T"梁上安装标距长度为50cm的长标距FBG分布式传感器,并同时安装百分表实测挠度,两者测量结果表明:分布式长标距FBG传感技术可有效监测结构的受力和变形,与百分表所测到的挠度值误差在5%之内。     

基于BOTDA的抗滑桩受力分析研究

以某高速公路边坡为例,基于BOTDA分布式光纤传感技术对抗滑桩进行长期、高精度、分布式的应变监测,以光纤监测数据为基础反分析抗滑桩受力状态下的内力分布情况,对比抗滑桩相应的材料强度设计指标以评价抗滑桩的工作状态。结果表明,采用BOTDA的桩身应力应变计算方法,无需过多的经验性参数,即可获取抗滑桩的桩身内力分布情况。在此基础上,通过对比分析抗滑桩的轴向应力与材料设计强度指标,发现抗滑桩目前处于安全状态,且有一定安全储备。     

基于光纤传感技术的桥梁结构检测分析

目前在很多桥梁工程中使用的传感器都是光纤的,因为这种传感器的价格便宜,并且在大型的桥梁工程中依旧适用。近几年,我国的光纤检测技术在不断地发展,在大型桥梁工程的预警与检测过程中起到了显著的作用。与此同时,探究桥梁的结构时可以将光纤传感技术作为基点,并能得出更加完善的结论。光纤传感技术的优势十分突出,应用前景十分广阔。文章首先阐述了光纤传感器的原理,然后对解调光纤光栅的技术进行分析,并对光纤传感技术在桥梁检测中的应用进行了讨论,有效提高了桥梁的监测效果与安全性能。     

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。     

高陡拓宽路基纵向开裂监测研究

过大的路基差异沉降将导致路面破坏,严重影响行车安全。文中依托青岛市崂山路拓宽工程,将分布式光纤传感技术引入到路基稳定监测之中,提出传感光纤监测路基纵向开裂的方法。结果表明,直径5 mm传感光纤能够承受基层恶劣的施工环境以及碎石的咬合作用,能够用于监测基层的纵向开裂。基层横向应变随环境气温的升高逐渐减小,各断面横向应变总体比较平缓,没有产生明显的纵向开裂。目前该路段高陡拓宽路基是稳定的。     

分布式光纤传感技术在高速铁路测速中的应用

随着我国列车速度的不断提高,为保证行车安全,对列车的速度、距离监测变得越来越重要。当前的列车测速测距方式,其测量精度受到技术本身的限制。文中提出将分布式光纤传感技术应用于高速铁路测速测距,具有实时性好、灵敏度高、室外无源、监测距离长等优势,可准确提供列车行驶速度、方向、位置等信息。