[发明专利]一种特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测方法

说明书

本发明公开了一种特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测方法，该方法是通过利用光纤布拉格光栅技术检测反射光中心波长的漂移，对特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土结构应变进行监测。本发明的监测方法具有监测距离长、监测范围大、监测角度广，监测准确性和测试精度高、定位精准的优点，并且设备成本低、能耗低、耐腐蚀、抗电磁干扰，长期稳定好，易于集成，能满足特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测的要求。

技术领域

本发明涉及一种桥梁监测方法，特别是一种特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测方法。

背景技术

通过对桥梁结构健康状态的监测与评估，为桥梁在各种气候、交通条件下和桥梁运营状况异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理措施提供依据，并通过及时采取措施达到防止桥梁坍塌、局部破坏，保障和延长桥梁的使用寿命的目的。我国的桥梁结构健康监测尚处初期阶段，随着桥梁结构健康监测工作的深入开展，在远距离监测、提高系统可靠性、完善数据处理和分析理论等方面还需要提高和完善，目前尚无现成的性能和数据评估方面的规范。目前常用监测方法存在以下缺点：

(1)几何光学测量手段不仅在长期监测过程中耗费大量的人力及时间成本，而且不能保证监测数据的时效性，监测数据需要后期人工输入数据库，分析监测结果具有不可避免的滞后性。

(2)振弦式传感器是机械结构式原理，以钢弦为转化元件，存在滞后的特性，因此，只能适用于静态和不大于10Hz的准动态测试。桥梁外部条件大多是动荷载、气候、侵蚀、撞击和其他突发事件的作用等，振弦式传感器适用性具有很大的局限性。

(3)普通传感器难以长期有效存活，桥梁外部受气候、侵蚀、撞击和其他突发事件及电磁干扰的作用下，极易对传感器及其引线造成腐蚀和变性破坏，使得传感器难以长期正常运行。因此普通电测类传感器将无法满足长期监测的任务。

(4)传统传感器多为点式传感器，不仅安装施工复杂，而且后期监测线路多且杂乱，难以进行大面积大范围监测，测试时需要人工监测，不能做到实时在线监测与评估。

(5)由于桥梁所处的地理环境复杂，极难做到人工长期检修，因此安装在其中的传感器一定要有着高寿命，长期稳定，无需经常更换。

(6)现有的桥梁结构监测和状态评估系统大多属于单一的监测系统或者是单一的管理系统，不易做到集成融合统一监测分析平台。

因此探索并形成稳定、可靠的监测系统、明确各项参数指标、科学获取与处理监测数据、形成监测规范等工作是桥梁结构健康监测今后的发展与努力方向。目前急需一种长期稳定性高，环境适应性强，安装方便的实时在线自动化监测与评估技术来解决该问题。

光纤传感技术是二十世纪八十年代伴随着光导纤维及光纤通讯技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体，光纤为媒介，感知和传输外界信号的新型传感技术。目前研制成功的光纤传感器可以实现绝大部分物理量的监测，包括应变、温度、振动、位移、压力、声、流量、粘度、光强以及其它化学、生物医学和电流、电压参量等，已广泛地应用于航空航天、国防军事、土木、水利、计量测试、电力、能源、环保、智能结构、自动控制和生物医学等众多领域。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测方法。本发明的监测方法具有监测距离长、监测范围大、监测角度广，监测准确性和测试精度高、定位精准的优点，并且设备成本低、能耗低、耐腐蚀、抗电磁干扰，长期稳定好，易于集成，能满足特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测的要求。

本发明的技术方案：一种特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测方法，通过利用光纤布拉格光栅技术检测反射光中心波长的漂移，对特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土结构应变进行监测。

前述的一种特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土变形监测方法中，所述方法是利用光纤布拉格光栅技术，测得光纤的波长值的变量，根据光纤的波长值的变量计算应变、应力和轴力，对特大桥钢管拱内灌注的管内混凝土结构应变进行监测。