林俊、姜小磊

（1.江西省公路工程檢測中心，江西南昌330000；2.江西交通職業(yè)技術(shù)學院，江西南昌330000）

0 引言

在橋梁結(jié)構(gòu)檢測領域中，光纖傳感技術(shù)作為一項敏感技術(shù)，該技術(shù)的應用可以全面地對橋梁結(jié)構(gòu)的病害問題進行檢測，并分析橋梁結(jié)構(gòu)存在的不足。為了能夠提高光纖傳感技術(shù)的應用效果，對該技術(shù)的應用過程進行深入分析，了解光纖傳感技術(shù)的操作方式以及操作要點,對提高橋梁結(jié)構(gòu)檢測的質(zhì)量有著很重要的幫助。

1 光導纖維和傳感原理概述

光導纖維通常被人們簡稱為光纖，屬于先進的通信介質(zhì)類型，人們最初使用該類物質(zhì)是在20世紀70年代，二氧化硅是其主要組成部分，制作成為外包層和內(nèi)芯共同結(jié)構(gòu)形成的新型光狀纖維通信介質(zhì)形式。由于外包層的折射率比較低，纖芯原料的折射率大，根據(jù)反射定律分析，光在光纖中傳輸能量會降到最低限度內(nèi)。光導纖維的傳輸原理就是光在光纖內(nèi)存在偏振、散熱等，如果出現(xiàn)光纖損壞，容易導致傳輸受到很大影響，影響應用效果。

2 光纖傳感技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的差別

傳統(tǒng)橋梁項目檢測應用的是電檢測技術(shù)，其工作原理如下：在需要檢測的部位上安裝電阻應變片，然后進行橋梁的感應檢測，通過電阻應變片和電阻變化的規(guī)律展開檢測，并且利用探測器實施檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。該檢測方式主要是根據(jù)應變—電量的方式進行，主要是以電信號為傳輸?shù)拿浇椋ㄟ^導線進行信號傳輸和應用。電檢測技術(shù)的應用受到周邊環(huán)境的干擾和影響，如果空氣濕度比較大，會出現(xiàn)電阻升高的情況，產(chǎn)生短路的問題；環(huán)境溫度較高的情況下，如果電路老化較為嚴重，容易誘發(fā)火災、爆炸等事故問題。而光纖傳感技術(shù)通過光信號傳輸，光纖是主要的工具。光纖的制作原材料是石英玻璃，其屬于絕緣性質(zhì)的材料，耐高溫、耐腐蝕效果較為優(yōu)異，應對外部復雜環(huán)境依然可以滿足運行的要求。此外，光纖傳感器在具體的應用中，抗干擾的能力非常高，應用環(huán)節(jié)具備較高的靈敏性與分辨率，其體積小、自重輕，可以完全滿足實時檢測的要求，所以能夠廣泛的應用到橋梁的檢測中，發(fā)揮出先進技術(shù)的優(yōu)勢[1]。

3 光纖傳感技術(shù)在橋梁檢測中的應用優(yōu)勢

橋梁建設工程領域內(nèi)，光纖傳感技術(shù)已經(jīng)全面的開展應用，比如混凝土內(nèi)力與變形檢測、大型混凝土結(jié)構(gòu)檢測、橋梁健康水平檢測等。從實際應用的情況分析發(fā)現(xiàn)，通過使用光纖傳感器檢測的方式，需要在被檢測結(jié)構(gòu)部位表面粘貼光纖傳感器裝置，或者通過預埋光纖傳感器方式進行內(nèi)部應變、損傷情況的監(jiān)測。傳統(tǒng)檢測技術(shù)主要是電檢測技術(shù)，需要在被檢測結(jié)構(gòu)表面粘貼應變片，檢測工作效率較低，可靠性也比較差。通過將光纖傳感器粘貼到不同的位置，可以進行橋梁振動監(jiān)測、應力監(jiān)測、沉降監(jiān)測等，能夠及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)存在的問題，了解其健康程度，提高橋梁總體質(zhì)量水平，保障交通運行安全性和穩(wěn)定性（見圖1）。

圖1 橋梁檢測中光纖傳感器的應用范圍

4 橋梁檢測中光纖傳感技術(shù)的應用

橋梁檢測涉及范圍廣，通過光纖傳感技術(shù)的應用，可以對橋梁檢測的各種參數(shù)進行明確，方便工作人員在開展后續(xù)工作時，能夠依托信息技術(shù)處理各種問題，以下對光纖傳感技術(shù)的應用范圍進行詳細探究。

4.1 光纖傳感技術(shù)在橋梁應變檢測中的應用

當前的光纖傳感技術(shù)已經(jīng)廣泛使用到橋梁應變檢測領域內(nèi)，根據(jù)光纖傳感工作原理，把光纖應變傳感器安裝到橋梁的規(guī)定部位上，進行明確的標記處理，標注之后就可以進行應變的檢測，此外，該項操作還可以進行電阻片型傳感器以及應變檢測器兩者之間的數(shù)據(jù)關系測定[2]。橋梁應變檢測要按照如下步驟進行：一是靜態(tài)環(huán)境是否達到標準進行準確的判斷。二是對于標注完成的傳感器進行選擇分析，使用符合要求的等級機械傳感設備。靜態(tài)條件之下對橋梁的應變檢測，設置多個檢測點，根據(jù)標準量進行工作輸入，同時還要做好輸出與輸入兩個量之間的數(shù)據(jù)，做好記錄，反復進行操作，獲取應變變化曲線，最終確定精確的橋梁應變參數(shù)值[3]。

4.2 光纖傳感技術(shù)在橋梁振動檢測中的應用

應用光纖傳感器之后，對于橋梁的運營中振動情況實施全面檢測，通過結(jié)構(gòu)部件的振幅、頻率等數(shù)據(jù)，主要的方式就是在構(gòu)件部位上粘貼相應的信號光纖，或者應用信號光纖埋設到結(jié)構(gòu)部件內(nèi)，作用就是通過信號光纖和構(gòu)件實施同步振動，然后在橋梁發(fā)生振動反應之后，橋梁表面的振動部件就會同時發(fā)生振動，光纖信號也會發(fā)生振動變化，同時產(chǎn)生振動響應。同時在光纖傳感技術(shù)應用的階段中，能夠通過技術(shù)功能對橋梁振動的內(nèi)容進行明確，可以詳細地確定振動的位置，如此給后續(xù)工作開展奠定良好基礎。

4.3 光纖傳感技術(shù)在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測中的應用

橋梁結(jié)構(gòu)的主體部分是鋼筋混凝土，是主要的承載結(jié)構(gòu)形式，保證橋梁可以正常的工作。但是由于運行年限不斷延長，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了侵蝕或者嚴重的裂縫問題，按照裂紋尺寸的大小，通常可以將其分解為深裂縫、貫穿裂縫兩種。深裂縫是深度在0.2～0.3mm之間的裂縫，貫穿裂縫則是貫穿整個橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫，會直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的性能，對于承載性能、穩(wěn)定性方面產(chǎn)生直接的影響。裂縫是橋梁損壞的重要原因之一，如果發(fā)生裂縫的問題，必須及時做出改進和調(diào)整，以滿足正常的運行標準?；诖耍瑧霉饫w傳感技術(shù)進行橋梁運行性能的檢測，采取分布式設計的方式，確保不會發(fā)生漏檢的問題。較之傳統(tǒng)電檢測技術(shù)來說，光纖傳感技術(shù)的應用更加方便，操作也比較便捷，還不會給混凝土結(jié)構(gòu)造成任何的影響，特別是混凝土力學性能不會有任何的變化，同時可以實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定、快速的傳輸，及時掌握橋梁結(jié)構(gòu)的運行性能，對于橋梁質(zhì)量管理與監(jiān)測起著至關重要的作用[4]。

4.4 應用于橋梁健康度檢測

對于橋梁健康程度的檢測，具體內(nèi)容就是對橋梁結(jié)構(gòu)的運行過程及表現(xiàn)情況進行檢測，了解與掌握其極限承載荷壓力、橋梁結(jié)構(gòu)空洞、鋼筋裸露等問題從而展開分析。在進行極限荷載壓力檢測環(huán)節(jié)，能夠量化橋梁運輸?shù)木唧w上限，有效避免發(fā)生嚴重的交通安全事故，提高總體運行安全水平。在檢測工作中，需對被檢測的橋梁逐步增加壓力，需增加到橋梁結(jié)構(gòu)極限荷載壓力的規(guī)定壓力標準為止，把相應的極限荷載壓力保持在規(guī)定范圍內(nèi)，并且保持一定的時間。如果在該時間范圍內(nèi)，橋梁結(jié)構(gòu)沒有表現(xiàn)出任何質(zhì)量缺陷問題，比如沒有出現(xiàn)裂縫擴大，就說明被檢測的橋梁可以達到正常承受荷載壓力的標準要求，或者原結(jié)構(gòu)承載性能并未出現(xiàn)嚴重的下降。反之，如果橋梁裂縫擴展比較明顯或者出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)彎曲損壞嚴重的情況，說明被檢測橋梁的質(zhì)量問題比較明顯，極限荷載承受壓力也會有所降低，應該立即采取防護和檢修等處理措施，展開必要的防護處理，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)總體性能的提升。此外，橋梁健康度的檢測需要進行孔洞或者鋼筋裸露等病害問題檢測，通過光纖傳感器技術(shù)進行鋼筋承載性能的檢查，確定不會發(fā)生較大變化，提高總體結(jié)構(gòu)性能[5]。

4.5 應用于橋梁其他方面檢測

除了上述幾種檢測技術(shù)之外，光纖傳感技術(shù)的應用還可以進行受力結(jié)構(gòu)附件狀況檢測，比如檢測確定拱橋系桿、吊桿等運行情況，利用該檢測技術(shù)，能夠了解是否影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全性；橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)，通過設置多種預應力錨固件的質(zhì)量以及性能檢測方面，比如錨桿、錨索等，使用靈活性好的光纖傳感技術(shù)，隨時了解各個構(gòu)件的運行和變化的情況，充分了解和掌握其運行性能，為橋梁安全、穩(wěn)定運行提供良好基礎。

5 結(jié)語

綜上所述，橋梁工程是保障經(jīng)濟與社會發(fā)展的關鍵基礎設施，對于人們正常生活有著重要的影響，而應用結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)，可以了解橋梁運行質(zhì)量，比如光纖傳感技術(shù)，實時了解橋梁運行具體情況，掌握是否發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞的問題，以更好地實現(xiàn)監(jiān)控與檢測工作，提高橋梁運行總體水平，為城市建設與發(fā)展起到積極的作用，推動社會快速發(fā)展。