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。     

基于光纤光栅测力环的桥梁拉索索力监测及温度补偿研究

索力的智能化监测对缆索承重体系桥梁的安全运营有重要意义。基于索力长期监测的要求,提出一种新型光纤光栅(FBG)测力环,采用螺栓固定光纤光栅应变传感器的方式达到其可更换的目的,设计测力环上下表面凸台结构,在减少传感器数量的同时提高了测试精度。通过理论和试验两方面对光纤光栅测力索力智能监测及其温度补偿进行深入研究,根据测力环放置于锚垫板与螺母之间受拉索作用时和在处于自由状态下其自身的温度效应一致的研究结论,推导计算公式实现拉索索力温度补偿。工程应用结果表明:新型的光纤光栅测力环具有较高的测试精度,并有效地实现了温度补偿,适用于桥梁拉索索力的长期监测。     

一种新型平行钢丝智能拉索

在制备纤维增强塑料(FRP)筋的过程中,沿筋长度方向埋入光纤Bragg光栅传感器,制成了光纤光栅-纤维增强塑料复合筋(FRP-OFBG筋)。拉索制作过程中,将FRP-OFBG筋布设到平行钢丝拉索中,并利用冷铸锚锚杯内的环氧砂浆固定FRP筋的两端,得到一种新型平行钢丝智能拉索。利用智能筋与平行钢丝的协调变形,实现拉索的应力应变测量,监测拉索的工作状态。试验结果证明,该方法是可行的、有效的,且采用光栅传感器测量拉索应变测量精度较高。     

智能缆索在京杭运河泗阳大桥中的应用

将特制的光纤光栅传感器布置到缆索内部,制成可对自身索力进行实时监测的智能缆索.智能缆索索力测试精度达到1％.将研发的智能斜拉索应用于江苏省京杭运河泗阳大桥上,通过可靠的工艺制作流程,在运输和安装过程中有效地引出光缆保护措施,成功实现智能缆索在实际工程中的应用.智能缆索在制作及上桥施工过程中索力测量值与千斤顶油压表读数误差不超过土50 kN.缆索制作、施工及运营阶段的数据监测表明:智能缆索自身能够可靠感测缆索索力的变化值,索力监测技术成功地由索体外部移植至索内.     

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.     

基于光纤光栅技术的沥青路面结构应变场分析

在北京某高速公路埋设了光纤光栅传感器以开展应变研究,两组三维传感器组分别被布设于沥青路面的中、下面层以获取各层位内的三维应变信息。通过改变车辆的加载重量和运行速度,分别监测应变响应的变化趋势和规律。试验选用的接地压力范围由0.49~0.97 MPa,而车辆的运行速度包括17、30、44、56、69 km/h等。基于采集数据的计算和分析表明,不同层位的各传感器应变值均随车速降低和轴载增加而显著增加,该规律与力学分析及经验预测的结果一致,这不但验证了将光纤光栅传感器进行路用的可行性,并且提升了传感器现场埋设的流程和工艺。试验结果说明了光纤光栅传感器具有良好的路用性质,将其应用于沥青路面结构的应变场测试是可行的。     

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.     

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。     

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Bragg光栅的缆索和索端锚头应力测量方法

为了防止缆索护栏由于索端锚头或缆索松动而不能起到应有的保护作用,采用一种基于光纤Bragg光栅非电量测量方法对其所受应力进行测量。将光纤Bragg光栅分别布设于缆索护栏的索端锚头刻槽内和缆索钢丝表面,通过破坏性拉伸试验与压力试验,得到应力与光纤Bragg光栅中心波长移位的数学关系。结果表明：拉伸时索端锚头处光纤Bragg光栅灵敏度为2×10-6μm.kN-1,缆索处光纤Bragg光栅灵敏度为6×10-6μm.kN-1;受压时索端锚头处光纤Bragg光栅传感器灵敏度为4×10-6μm.kN-1;光纤Bragg光栅传感器的测量量程和测量精度均能满足对缆索护栏监测的要求。     

光纤光栅传感器应变网络测量系统原理及其在桥梁结构检测中的应用

文章介绍了光纤光栅传感器应变网络测量系统构造和基本原理,以及整个测量系统的组成和工作原理,并通过应用该系统的一个实例,介绍了光纤光栅传感器在桥梁结构检测中的应用。     

基于缠绕式FBG传感器的斜拉索镀锌高强钢丝腐蚀定量监测方法研究

斜拉索梁端连接筒处钢丝极易因拉索防护失效进水而产生腐蚀,而目前还未有对斜拉索内钢丝腐蚀状态进行定量监测的有效手段和方法。设计一种用于对斜拉索高强镀锌钢丝进行腐蚀监测的缠绕式光纤布拉格光栅(FBG)腐蚀传感器,通过水浴试验研究其温度灵敏度系数,并通过加速腐蚀试验获得镀锌钢丝腐蚀率与FBG传感器波长变化量之间的定量关系。结果表明：1)缠绕式FBG腐蚀传感器波长变化量与温度的线性度高,可对传感器的温度影响进行线形修正;2) FBG传感器波长变化量与时间、腐蚀率均呈logistic回归关系,通过测量传感器波长变化即可获得镀锌高强钢丝的质量腐蚀率。研发的缠绕式FBG腐蚀传感器为斜拉索内高强钢丝腐蚀率的定量监测奠定了基础。     

钢筋混凝土桥梁结构健康监测新技术研究

桥梁在其服役期间，由于各种原因，会出现损伤和局部的破坏。为了保证桥梁的安全服役和延长使用寿命，应该实时地把握累积损伤的状况和结构继续服役的安全程度。利用预先埋入的光纤布拉格光栅传感器，实现了混凝土结构损伤过程中内部应变的测量，根据载荷一应变关系曲线斜率的分歧点，可确定结构内部损伤的形成和扩展，是实现桥梁结构智能监测的一种新技术。将该研究结果应用于呼兰河大桥的结构健康监测系统的建立，获得非常满意的结果。     

基于BRAGG光栅传感器的混凝土梁应变检测试验研究

采用GSYD B型光纤光栅应变测量仪,利用BRAGG光栅,对混凝土梁内部的应变状态进行测量,给出混凝土梁构件在自重条件下内部应变的发展趋势,并通过计算得出应变与温度有良好的相关性,符合混凝土热胀冷缩客观规律,同时通过在加载条件下与应变片对比试验,验证了光栅传感器具有良好的可靠性。结果表明,这种新型光纤传感器显示了良好的传感性能,能够监测混凝土内部应变状态,具有试件埋设成活率高、绝对值测量和使用寿命长等优点。     

光纤光栅差分应变计轴技术在轨道信号系统的研究与应用

设计一种新型光纤光栅计轴传感器对轨道列车的轮轴计数监测。使传感器自身实现温度补偿功能,并将其对应变测量的信噪比提升1倍,同时实现了10倍以上应变测量放大,提高了传感器的灵敏度。实际测试结果表明,可以准确地识别轮轴数量,并可以准确测算列车行驶速度。     

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。     

马鞍山大桥主缆索股架设成套技术改进与施工

随着悬索桥施工技术的不断发展,主缆索股架设方法渐趋成熟,但是架设过程中往往存在一些常见质量问题不能很好的解决,如鼓丝、扭转、索股受力不均、镀锌层损伤、污染等。在马鞍山长江公路大桥左汊悬索桥主缆索股架设施工中,通过将索股钢丝改为双缠包带、改进索股锚头连接方式、局部索股支撑结构改为弹性支撑、增加索股入鞍前整形工序等措施,形成一套独特的、完整的、科学合理的主缆索股架设施工方法,有效提高主缆索股架设品质,保证了索股架设安全和进度,取得较好的经济效益和社会效益。     

基于光纤光栅传感器的网络新型桥梁健康检测系统应用技术研究

本研究针对中小跨径常规桥梁结构健康检测系统的硬件系统传感器选型难题,依托海南西线高速实际桥梁为基础,结合光纤光栅传感器的性能特点,从数据准确性和长期野外环境适应性两方面关键参数入手,通过运用相关零点漂移、灵敏度测试、温度漂移实验,最终解决传感器采集数据的准确性和传感器长期处于野外环境中连续测量时的数据稳定性和设备本身的耐候性等两大难题。     

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。     

光纤光栅传感和光电成像技术在地铁深基坑中的应用

为实时掌握基坑开挖过程中支护结构的变形情况,以宁波某地铁深基坑为依托,建立一套基于光纤光栅传感和光电成像技术的实时监测系统。介绍光纤光栅测量应变、光电式双向位移计测试墙顶水平位移和沉降的原理,并推导利用光纤光栅实测应变计算水平位移的公式。基坑开挖过程中,不同位移测试计算方法的成果对比分析结果表明： 光纤光栅传感技术测量墙体应变数据准确、可靠,计算的水平位移与测斜仪测得的水平位移一致,光电式双向位移计测试墙顶水平位移和沉降精度高于全站仪,可推广应用于基坑工程安全监测。