光纤光栅智能桥梁健康监测系统应用光纤光栅传感技术获取桥梁的各种信息,如:结构受力分布、结构变形状况、结构动态特性、交通荷载状况及环境气象条件等参数,采用多信息融合技术完成上述信息时间上连续和同步、空间上分布组合,然后利用计算机技术、现代网络通信技术和桥梁结构分析等多种先进技术完成桥梁的分析诊断和远程监测管理。现已完成十几座特大型桥梁的长期在线安全监测工程,并根据不同桥型的结构特点和监测要求提出相应的解决方案。
(1)光纤光栅智能桥梁健康监测系统可用于:
﹠新建桥梁施工过程的监测监控、成桥荷载试验,以保证施工的安全和成桥质量。
﹠用于旧桥结构补强加固、改建扩建工程施工过程的监控和评估,以保证桥梁的安全使用和承载潜力的发挥。
﹠处于运营阶段成桥的实时在线监测,并实现运营期的健康状况监测评估和远程管理。
﹠用于大型桥梁关键构件(如斜拉索、主缆、吊杆等)的疲劳特性的长期实时在线监测和预警,以保证桥梁使用的安全。
(2)光纤光栅传感技术应用于桥梁健康监测系统的优点:
● 具有普通光纤传感技术本质防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、对电绝缘、无电传输等优点。
● 波长编码的数字式传感,使用可靠性高,寿命长,能进行长期安全监测。
● 光纤传输信号,适合远距离在线监测和传输,易于组网。
● 一根光纤中写入多个光栅,易于实现分布式自动化在线监测。
● 响应时间快、精度高、灵敏度高、分辨率高。
● 结构简单、易于施工布设。
(3)光纤光栅智能桥梁健康监测系统功能
桥梁施工过程监测监控,确保桥梁施工质量和安全
桥梁成桥检测及荷载试验的监测,保证成桥质量
桥梁运营现场的环境监测
桥梁运营车辆的荷载监测
桥梁结构响应监测(应力应变、振动特性、几何变形等)
桥梁综合数据库的建立、维护及管理
桥梁日常运营的异常报警
桥梁各主要构件的实际工作状况监测、承载能力及剩余使用寿命评估
桥梁结构的结构安全可靠性和综合健康状况评估
桥梁远程管理及科学试验研究
旧桥结构补强加固、改建扩建施工过程监测监控
旧桥改造完工后的荷载试验的监测
危桥拆除过程中的安全监测
(4)典型的桥梁安全监测系统由以下三个部分构成
一、监测系统(结构安全信息的获取)
桥梁结构运营期健康安全监测系统中主要由监测系统获取结构的安全信息,信息的获取主要有在线监测系统、定期检测系统和日常巡检养护管理系统三种途径。这些系统信息获取方法互为补充,以达到采集信息的完整性和系统运行的经济性要求,采集得到的各种数据全面形成桥梁状况综合数据库。
其中在线监测系统部分主要由各类传感器测试系统构成,主要包括光纤光栅传感(光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅测力环、光纤光栅位移传感器)
二、安全分析评估系统(结构安全信息处理判断)
安全分析评估系统就是要通过各种预案仿真分析方法和损伤评估、识别技术,准确识别有关桥梁安全的各种因素并进行必要的分类。对直接危险性因素要能及时采取预警报警措施保证人员生命安全;对间接危险性和潜在危险性因素,要采取必要的养护管理措施及时排除,避免这些危险因素向直接危险性的转化。
三、管理应用系统
桥梁结构安全监测系统的最终目标是确保桥梁结构的安全运营和及时管养,该系统的直接管理应用包括安全预警、危险报警、交通管制和管养决策等方面。同时,利用健康与安全监测系统提供的平台可以进行设计验证等方面的研究工作,能够分析桥梁在各种荷载长期作用下的静动力特性变化规律。
通过管理应用系统实现结构安全主动控制,利用监测得到的安全信息和结构安全状况评估结果,达到提前预警报警的目标,并通过相应的应急处理和管养维护措施达到主动安全控制的目标。
(5)针对性的解决方案
在上述典型桥梁安全监测系统解决方案的基础上,我们根据不同桥型的结构特点和监测要求,针对新建桥梁、既有桥梁和维修加固桥梁的不同情况提出相应的解决方案。
1、针对新建特大型桥梁的解决方案
以内埋式光纤光栅传感器为主,确保施工安装恶劣环境条件下的成活率,采集桥梁结构形成过程关键信息,在成桥荷载试验时建立结构安全初始状态以便运营期安全评估。监测系统也能构提供施工监测监控的数据采集功能。
2、针对既有特大型桥梁的解决方案
以表面安装式传感器为主,结合光纤光栅动态索力监测等技术解决关键结构信息的采集,通过结构计算仿真分析和现场试验测试结合获取桥梁结构初始状态。
3、针对不同桥型的解决方案
针对斜拉桥、悬索桥、拱桥、连续梁桥、连续刚构桥等桥型的结构特点,和监测参数要求采集结构的关键参数,针对不同桥型特点的结构分析和仿真模拟解决安全评估难题。
4、针对桥梁维修加固监测的解决方案
针对桥梁维修加固的施工工艺特点和监测要求,综合解决施工过程监测、加固效果评价和加固后长期监测难题。
(6)相关技术参数



