光纤光栅在桥梁索力监测中的应用

【作者】 胡军； 应汉雨； 陈宏波；

【机构】 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室； 武汉理工光科股份有限公司；

【摘要】 随着我国经济的快速发展,国家基础建设的投入也越来越大,近些年来,修建的桥梁也越来越多,我国成了名副其实的桥梁大国,其中有很大一部分桥梁是预应力混凝土连续梁结构,该结构的梁桥,在进入营运养护期后,跨中下挠和开裂病害发生率较高,是一种非常常见的病害,据相关文献报导,这种病害产生的原因与预应力的损失有密切的联系。对工程人员而言,预应力索索力直接有效的长期实时监测,一直是一个挑战。本文以荆岳长江公路大桥运营期健康与安全监测系统项目为背景,在对其北滩连续梁桥设计方案、施工工艺进行研究的基础上,利用光纤光栅传感器体积小、安装简单、长期稳定性好和集传输传感于一身的特点,研制了一种用于预应力索索力实时在线检测的传感器,旨在监测其预应力索索力的长期沿程损失情况。荆岳桥北滩连续梁桥结构为(100+154×5+100)米,本方案目标索为154米长的T21索,在21#和23#墩施工时进行了光纤光栅监测传感器的安装。主要解决了应变监测传感器的温度补偿、长期稳定性和安装工艺等问题,开发研制了一种基于三个光栅的小尺寸传感器,同时具有应力检测、温度检测和检测复核功能,实现了预应力索索力的远程实时长期在线监测,获得了一种较为可行的预应力索索力监测技术。监测系统同时还安装了梁内应力监测传感器,通过检测数据的趋势分析,预应力索索力变化、梁内应力变化以及梁体线形变化等参数关联比较,印证混凝土连续梁桥跨中下挠、梁体开裂等病害的发生与预应力索索力损失之间的关联性,对梁体病害的产生和预防起预警指示的作用,为桥梁管养提供科学依据。监测数据表明光纤光栅传感器运行稳定,检测数据可靠,该监测方法可用于混凝土连续梁桥预应力索索力长期在线的监测,为防治混凝土连续梁桥跨中下挠等病害的产生提供直观、可靠的监测依据。更多还原