光纤光栅传感器在桥梁工程结构健康监测中的应用.pdfVIP

- 一 ~ - . - . - - 一 、- . - - . - - - - - 一 ， 一 甲 - 一 . - - [摘 要 」本文对目前国内外光纤光栅传感器在桥梁结构健康监浏中的应用做了简要概述。 [关键词」光纤光栅、传感器、健康监测、桥梁 1.前言 行驶时的振动情况;1992 年，他们在一座水力发电站的大坝中埋人了 结构的健康监测是指应用无损传感技术获取结构 的损伤和退化 总长为 65 m 的光纤，测量大坝所承受的水压、水的流速 、大坝关键部 等信息，并在此基础上确定损伤的位置，评估损伤的程度 ，进而预报结 位的振动;此外，瑞士、加拿大、日本等 国的学者也分别将光纤传感器 构的剩余寿命。传感器网络是结构健康监测系统的重要组成部分 ，对 应用于大V1 桥梁桥梁工程设施的施工和服役期 ，从混凝土的硬化期温 于土木工程结构健康监测系统，传感器不仅应能适应建筑施工粗放性 度监测到服役期大跨度构件的弯曲、挠度和位移等参数的监测，都进 特点，还应能够长期稳定可靠地工作 。随着智能复合材料研究工作的 行 了尝试和探索。 深人开展. 光纤传感器显示出的小巧 、柔软 、灵敏度高、抗 电磁干扰等 近年来 ，国内上有关光纤光栅传感器应用于这一领域的研究活动 优点以及在结构服役期工作状态监测、安全评估等方面的潜力，使其 非常活跃 ，也取得了相当多的实用成果。 研究和应用逐渐扩展到土木工程结构健康监测领域。 文献 8【1介绍了一种基于光纤光栅传感原理的光纤应变传感器和 2 .光纤布拉格光栅传 感原理 其测最桥梁混凝土内部应变的原理。采用GSYD- B 型光纤光栅应变测 光纤布拉格光栅是一种波长选择反射器 ，它所反射的中心波长 量仪，利用FBG 对混凝土 内部应变进行 了测量 。通过加载条件下 与应 的数学表达式为 : 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 A, ，2n, ,A (2-1) 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 其微分形式可表示为 态，发挥出成活率高、绝对值测最和寿命长等优势。 A‘A, An . . 文献 9【1结合具体的-L程实例介绍了光纤光栅传感器在桥梁基础 ，盯 . 些 二二 - ， ‘ ( 2 -2 ) 混凝土温度监测中的应用，介绍了监测系统的组成，传感器的构造和标 AB n rg A 定，并利用实测温度预测基础混凝土底板中温度应力，及时采取措施防 式 中A 为光栅的周期,n 为纤芯的有效折射率。 止棍凝土的开裂。结果表明，利用温度计 、热电藕等作为传感器的传统 由式((2- 1) , (2- 2)可以看出，凡是能够导致光纤光栅有效折射 的检测手段已经大大的制约了数据的准确性与精度，光纤光栅传感器 率变化或者光栅周期变化的物理量均能引起布拉格波长的变化。当光