摘要：桥梁工程质量能够直接影响其使用效果，与区域社会经济发展密切相关，光纤传感技术是一种新型桥梁工程无损检测技术，能够对桥梁工程安全状态进行检测，为了满足日益增长的桥梁工程质量安全要求，对其技术及应用进行研究，具有重要的现实意义。为此，本文将重点分析光纤传感技术如何在桥梁检测中应用，以求保证桥梁使用安全。
关键词：桥梁工程；光纤传感技术；检测
1.光纤传感技术
1.1光纤传感器原理以及其分类
传输纤维、光源、探测器、处理器是组成光纤传感器的主要部件，传感器光源将信号发送传输到调制器中，如果测量参数和光出现相互作用会将光性质改变，让光成为一种信号，之后光电探测器会接收到来自于光纤传输的信号，光信号通过转换器转换成为电信号，处理设备再将电信号还原，进而反应测量参数的变化。光纤传感器种类较多，在日常生活中应用比较广泛，我们将其分为传光型和传感型两类。光纤传感器比传统传感设备具有更强的抗干扰性，更好的绝缘性，更高的灵敏度，所以，有着越来越广泛的应用，有着良好的发展前景。
1.2光纤传感器的发展现状
应用传感技术后人们开始深入研究光纤传感技术，现如今我国已对光纤传感技术有着一定了解，应用范围也较广，有着较为先进的光纤应用技术，在工程测量中尤其有着广泛的应用，此外，如温度、速度等方面也有了一定的应用。但我国光纤传感器应用仍有待进一步开拓，国外很多国家已开始在民用计划、核辐射监控等方面应用光纤传感技术。相比于国外，我国深入研究光纤传感技术较晚，现对而言也有着更加广阔的研究前景，为此需要在未来加强光纤传感技术创新，进而推动该技术发展应用，协助相关事业进步。
2.现有桥梁技术状况评估
在桥梁技术状况评估中主要包含以下三个方面的内容：一是桥梁承载力评估。在评估桥梁承载力过程中重点要对桥梁刚度、强度展开评估，确定其是否满足现行或未来预期交通荷载要求。二是桥梁耐久性评估。桥梁的耐久性评估是指桥梁从建筑基本材料与结构性能及其它方面结合来确定桥梁剩余使用寿命。三是桥梁使用性能评估。桥梁使用性能评估主要是指桥梁在使用期间的安全程度与舒适度评估。
桥梁的检测评估工作主要以桥梁的现状和相关的法律文书、标准规范及桥梁基础资料做为评估依据，主要有以下几点：一是政府及主管部门对该桥有关的指令、意见及要求。二是委托方与检测机构签署检测评估合同或者协议。三是桥梁原设计部门提供的设计文件、施工单位提供的施工文件、监理部门提供的竣工验收文件。四是国家及相关部门提供的有关技术规范与执行标准。
在日常桥梁检测工作中主要包括特殊检查以及经常性检查（日常检查、例行检查），经常性检查主要是用简单的检测工具进行直接检测，更多以目测为主。经常性检查每月进行一次。特殊性检查是指当桥梁经过地质性灾害或者短时间内交通量集中后，超过桥梁正常荷载，要对桥梁进行特殊性检查。
3.光纤传感在桥梁检测中应用探究
某连续梁桥运用光纤光栅预应力碳纤维板对其进行加固，并进行加固前后荷载试验及加固效果对比，以研究光纤光栅预应力碳纤维板的加固作用。
3.1工程概况
某大桥全长452.53m，桥宽组合为0.5m+10.25m+0.757m。上部结构型式第一、二、三联：5×25.0m，第四联：15.5m+2×22.0m+15.5m，设计荷载为汽－超20，挂－120。
3.2光纤耦合碳板和测点布置
根据试验目的和现场的实际情况，选取第四联第三孔进行光纤耦合碳板的加固布置，试验跨光纤耦合碳板平面布置图见图1，横断面布置图见图2。选取4条碳板做光纤光栅耦合测试，其中1#、3#按设计应力张拉，2#、4#不张拉。
图2 光纤耦合碳板横断面布置图
根据试验跨结构特点，选取A-A，B-B和C-C83个截面为测试截面，试验跨纵断面布置图见图3，试验跨中B-B截面测点横向布置图见图4。光纤耦合碳板粘贴和测点布设见图5。
图5 光纤耦合碳板粘贴和测点布设
3.3试验加载
试验前先进行不利试验荷载及检算荷载的计算，使加载效率满足规范要求，经有限元计算，本次试验共采用4辆350kN加载车。静力加载工况共分为A-A截面正、偏载工况，B-B截面正、偏载工况，C-C截面正、偏载工况，共计6个工况。
3.4试验结果分析
本次试验中，1#、3#碳板已张拉至134.4kN，2#、4#碳板并未张拉。3#碳板采用现场标定数据拟合曲线计算力值，其余3块碳板均采用通用曲线（厂内试验板标定曲线）进行力值计算。2#碳板和4#碳板分别在A-A，B-B和C-C截面取一个测点进行不同工况下的结果采集。由图6和图7可以看出：
（1）张拉后的光纤光栅预应力碳纤维板的受力状况比较均匀，对于未张拉的两根光纤光栅预应力碳纤维板，由于环境等因素影响较大，故存在一定的变异性；
（2）由现场观测和数据的后续采集分析可知，光纤光栅预应力碳纤维板与桥梁整体协同工作能力良好，预应力损失非常小，可以忽略不计。
图6 1#与3#光纤耦合碳板受力
图7 2#与4#光纤耦合碳板受力
4.光纤传感技术在国外的应用
对于桥梁而言，是一个世界性的建设内容，国外针对桥梁的关注度也是比较高的。因此，在桥梁检测当中，势必会选择最先进的技术来完成。例如，光纤应变变形传感器由瑞士研发成功，很容易将传感头埋入到混凝土结构内或者是固定在任意结构外部。与传统电检测技术相比较的话，智能结构公司在1995年在日内瓦高速公路桥梁结构中安装了光纤传感器及传感应变片、热电偶应变传感器，在施工到通车过程当中的混凝土固化的相关试验中顺利完成的只有光纤传感器。加拿大根据白光干涉原理进行了光纤传感器的研究，其精度以及重复性较高。能够十分容易的安装在建筑物或者材料编码或者埋入到内部，从而能够对应力、裂缝等情况进行连续的监测。这种传感器将一个真空腔设计到光纤当中，当腔内有光束通过传感器射入后，反射情况将会在真空腔的两端出现，并且会根据原路线返回。
结语
综上所述，桥梁工程可以为区域社会经济的发展和人们的日常生活和工作提供方便，桥梁检测的实际效果与整个工程检测密切相关，光纤传感技术很方便，不会对桥梁工程结构造成破坏，现如今，已经被广泛应用于桥梁工程应力检测、振动检测以及混凝土检测中，有利于对桥梁工程各项信息进行收集和监控，促进城市化建设发展。在未来应当提高对光纤传感技术重视度，加强该技术研究及应用，积极拓展其应用范围，更好地推动各项事业发展和进步。
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论文作者:乔磊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/22
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