龍志輝、張海波

（江西省天馳高速科技發(fā)展有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展之下形成的，屬于新型檢測(cè)技術(shù)，以確保橋梁工程的質(zhì)量符合要求。雖然目前所應(yīng)用的光纖傳感技術(shù)可以滿足大多數(shù)的橋梁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，但是在不同的條件下對(duì)橋梁檢測(cè)的要求是不同的。

同時(shí)，在檢測(cè)時(shí)受到檢測(cè)范圍、距離以及復(fù)雜地質(zhì)條件的干擾和影響，限制其應(yīng)用效果，阻礙該技術(shù)的應(yīng)用。深入分析光纖傳感技術(shù)在橋梁檢測(cè)的實(shí)際使用效果，了解該技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)光纖傳感技術(shù)的使用效果，為現(xiàn)代橋梁事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 光纖傳感技術(shù)

1.1 光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用原理

光纖傳感技術(shù)屬于轉(zhuǎn)換技術(shù)的形式，應(yīng)用現(xiàn)代化的設(shè)備通過(guò)光纖將環(huán)境內(nèi)物理量做出改變，形成符合使用要求的檢測(cè)信號(hào)，以達(dá)到檢測(cè)的效果。光纖是光線傳播的介質(zhì)，同時(shí)在傳輸?shù)倪^(guò)程中也具有振幅、波長(zhǎng)等特點(diǎn)。

光纖傳感器是目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域，在系統(tǒng)內(nèi)主要功能部件包括光源、光纖、探測(cè)器等。在光纖傳感技術(shù)投入使用后，利用光源發(fā)射出光，再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的耦合性作用在光纖內(nèi)傳輸，進(jìn)入調(diào)制區(qū)內(nèi)，這樣可以受到外部光源的改變而使強(qiáng)度、頻率、相位等都產(chǎn)生了變化，形成信號(hào)光，并進(jìn)入探測(cè)器內(nèi)，從而得出檢測(cè)結(jié)論。在現(xiàn)代科技持續(xù)發(fā)展下，光纖傳感器廣泛應(yīng)用，尤其是橋梁工程建設(shè)管理，發(fā)揮重要作用[1]。

1.2 光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)光纖傳感技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中時(shí)，會(huì)有很多因素影響光線傳輸效果，比如溫度、壓力、磁場(chǎng)等，這些都會(huì)造成結(jié)果的精度不準(zhǔn)。因此，在應(yīng)用光纖傳感技術(shù)時(shí)，應(yīng)該確保光線傳輸完全符合穩(wěn)定性要求，將影響因素降到最低限度內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)和電磁波對(duì)沖的情況，確保光纖傳感技術(shù)合理應(yīng)用。通過(guò)分析橋梁工程建設(shè)的應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn)，其運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，而光纖則具備一定的柔韌性，可以有效規(guī)避各種不利因素的影響，提高檢測(cè)效果，并快速反映現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果。同時(shí)，光纖傳感器的測(cè)量頻寬比較大，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體狀況做出改進(jìn)和調(diào)整。所以必須要從現(xiàn)場(chǎng)的角度分析出發(fā)，掌握聲場(chǎng)、磁場(chǎng)、壓力變化等方面的要求，滿足傳感器的性能標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果，綜合性能符合技術(shù)要求[2]。

2 光纖傳感技術(shù)在橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用分析

隨著橋梁事業(yè)高速發(fā)展，橋梁建設(shè)數(shù)量增多，技術(shù)水平也不斷提高。其中，橋梁的承重能力對(duì)于橋梁工程安全性產(chǎn)生影響。

通過(guò)使用光纖傳感技術(shù)對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)，使其在不同環(huán)境、不同標(biāo)準(zhǔn)、不同形式的橋梁工程中都能發(fā)揮應(yīng)有的作用，使得橋梁工程建設(shè)更加順暢。在橋梁工程檢測(cè)中，光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用主要從以下幾點(diǎn)出發(fā)。

2.1 檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的變形

在橋梁工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與建設(shè)中，首先應(yīng)掌握橋梁的受力條件，分析橋梁的受力狀態(tài)。如果橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力超出承載性能標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)發(fā)生變形，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性能的下降，對(duì)項(xiàng)目總體效果帶來(lái)負(fù)面的影響。為了能夠保障橋梁工程建設(shè)施工中的安全，要加強(qiáng)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面的檢測(cè)。橋梁應(yīng)變檢測(cè)中要合理使用光纖傳感技術(shù)，在檢測(cè)工作中，根據(jù)檢測(cè)確定的變化狀態(tài)做出準(zhǔn)確記錄，以得出橋梁應(yīng)變狀態(tài)，為橋梁質(zhì)量判定提供基礎(chǔ)。根據(jù)目前橋梁項(xiàng)目的光纖傳感技術(shù)使用經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢查，在不同部位使用不同檢查方式。在橋梁局部應(yīng)力檢測(cè)分析中，使用E-P 光纖傳感器，而對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)分布應(yīng)力檢測(cè)時(shí)，則應(yīng)用光纖布拉格光柵傳感器，以達(dá)到檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。

在橋梁應(yīng)變檢測(cè)階段，安裝光纖傳感器前要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行分析和研究，確定其處在靜態(tài)環(huán)境，并掌握檢測(cè)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，選擇符合實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的光纖傳感技器，以達(dá)到檢測(cè)精度的要求。確定傳感器類型后，再確定具體的觀測(cè)點(diǎn)位置，并采取均勻性設(shè)置的要求，全面覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍，確保觀測(cè)點(diǎn)達(dá)到全面性設(shè)置的要求。

在橋梁檢測(cè)的中，根據(jù)光纖傳感器的自身標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行應(yīng)力輸入，系統(tǒng)記錄輸入與輸出數(shù)據(jù)。在檢測(cè)作業(yè)前必須將傳感器歸零，調(diào)整運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，以得出最終的檢測(cè)結(jié)果[5-6]。在檢測(cè)完成后，獲取足夠的數(shù)據(jù)信息，才能根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)繪制出曲線，以得出不同應(yīng)變條件下橋梁的應(yīng)變參數(shù)值，進(jìn)而確定橋梁的質(zhì)量、穩(wěn)定性是否合格，為后續(xù)的建設(shè)施工以及橋梁工程質(zhì)量問(wèn)題處理提供基礎(chǔ)。

2.2 在橋梁振動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用

在橋梁工程項(xiàng)目的振動(dòng)檢測(cè)環(huán)節(jié)中，其目的是掌握橋梁投入使用后的狀態(tài)。橋梁工程建設(shè)目標(biāo)是讓兩地交通聯(lián)系更加緊密，符合交通通行的標(biāo)準(zhǔn)。但是針對(duì)某個(gè)地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域來(lái)說(shuō)，橋梁項(xiàng)目的施工不僅要符合交通通行的需要，還要為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供幫助。從這一方面出發(fā)進(jìn)行分析，橋梁投入使用后會(huì)造成過(guò)大的交通量，對(duì)于橋梁的運(yùn)行效果產(chǎn)生不利影響。進(jìn)入橋梁現(xiàn)場(chǎng)通行的車輛，特別是某些大型貨車的進(jìn)入，對(duì)橋梁造成振動(dòng)危害與影響，振動(dòng)變化對(duì)于橋梁質(zhì)量影響是最直接的。所以必須加強(qiáng)振動(dòng)檢測(cè)，發(fā)揮光纖傳感技術(shù)的作用，快速掌握其振幅、頻率等相關(guān)系數(shù)，及時(shí)獲取振動(dòng)變化狀態(tài)，為橋梁項(xiàng)目的質(zhì)量和性能提升奠定基礎(chǔ)[7]。

從實(shí)際應(yīng)用情況分析，在橋梁振動(dòng)檢測(cè)時(shí)應(yīng)采用光纖傳感技術(shù)。需要在進(jìn)行光纖傳感器安裝之前，做好橋梁施工環(huán)境的勘查，了解施工現(xiàn)場(chǎng)的靜態(tài)環(huán)境條件能否達(dá)到光纖傳感技術(shù)的使用要求。同時(shí)，依托現(xiàn)場(chǎng)的具體情況去選擇設(shè)備的型號(hào)。

此外，在光纖傳感器安裝觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，需要對(duì)觀測(cè)點(diǎn)分布均勻性進(jìn)行全面分析，同時(shí)還要了解其信號(hào)覆蓋范圍能否滿足施工的施工范圍，以此提升測(cè)定的覆蓋性。

同時(shí)，在開展橋梁檢測(cè)階段中，還要結(jié)合光纖傳感器的自身特點(diǎn)對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行記錄，做好參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)登記，且在每開展一次檢測(cè)之前，需要進(jìn)行設(shè)備儀器參數(shù)值歸零，而后重新按照傳感器輸入以及記錄輸入或是輸出的參數(shù)。待得到參數(shù)數(shù)據(jù)后，采用相關(guān)公司進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，繪制曲線圖，以此掌握不同應(yīng)變情況下橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的參數(shù)值，從而按照計(jì)算結(jié)構(gòu)判斷橋梁質(zhì)量與穩(wěn)定性。

2.3 在橋梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的應(yīng)用

橋梁結(jié)構(gòu)的主要組成部位是混凝土，混凝土可以達(dá)到橋梁的承載性能、穩(wěn)固性方面的要求。在橋梁投入使用后，混凝土結(jié)構(gòu)容易受到侵蝕而出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致車輛行駛受到較大影響。

根據(jù)以往項(xiàng)目建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)方面的要求，裂縫比較常見，包含貫穿裂縫與深裂縫，對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)行效果也會(huì)造成影響。貫穿裂縫多數(shù)是受外部作用力持續(xù)影響之下而引發(fā)的；深裂縫尺寸0.2～0.3m，結(jié)構(gòu)性能降低較為明顯，如果不能有效控制，坍塌事故發(fā)生率較高，進(jìn)而干擾項(xiàng)目的正常運(yùn)行。

從這個(gè)方面分析，在橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)中使用光纖傳感技術(shù)，可以快速、準(zhǔn)確地了解橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的整體情況，掌握其結(jié)構(gòu)性能，以促進(jìn)橋梁工程的質(zhì)量水平提升[8]。

將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用到橋梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)環(huán)節(jié)中，目前主要是應(yīng)用分布式檢測(cè)方式，所以現(xiàn)場(chǎng)施工中根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行傳感器的布置，形成完善的光纖傳感系統(tǒng)，達(dá)到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能和標(biāo)準(zhǔn)要求，耐久性合格。光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用不僅不會(huì)給被檢橋梁造成任何損壞，還能根據(jù)不同橋梁形式、所處位置選擇最佳的檢測(cè)方式，以滿足多種條件下的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。而分布式傳感器技術(shù)的使用，覆蓋橋梁混凝土的全部結(jié)構(gòu)，防止在施工中發(fā)生漏檢、錯(cuò)檢的問(wèn)題，促進(jìn)檢測(cè)水平的全面提高。

鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)主要的承載結(jié)構(gòu)部件，如果鋼筋在投入使用后產(chǎn)生嚴(yán)重的銹蝕問(wèn)題，橋梁項(xiàng)目的整體性能也會(huì)受到影響，所以將光纖傳感技術(shù)應(yīng)用到鋼筋銹蝕情況的檢測(cè)，能夠快速掌握鋼筋腐蝕情況。在實(shí)際使用環(huán)節(jié)，將傳感器頻帶光源發(fā)出的光進(jìn)入測(cè)試光纖內(nèi)，然后從開窗區(qū)射出[9]。

檢測(cè)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)了光纖與鋼筋距離不足10mm的情況，光信號(hào)照亮鋼筋，就會(huì)在表面形成信息并做出顏色方面的調(diào)整。如果傳感后輸入光的顏色出現(xiàn)了很大的變化，說(shuō)明鋼筋存在著較為嚴(yán)重的銹蝕問(wèn)題。從這一前提出發(fā)，在同一根光纖中開設(shè)多個(gè)窗口，并且配合時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)可以對(duì)光纖不同開窗區(qū)快速判定鋼筋腐蝕的信息，以準(zhǔn)確了解鋼筋腐蝕的狀態(tài)，使檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確、真實(shí)、迅速。但是就當(dāng)前應(yīng)用效果方面分析，很少有單位會(huì)應(yīng)用光纖傳感技術(shù)檢測(cè)鋼筋結(jié)構(gòu)的性能，尤其是腐蝕方面的檢測(cè)，還停留在試驗(yàn)階段，還不能廣泛地推廣應(yīng)用。在未來(lái)的發(fā)展中，加大力度進(jìn)行光纖傳感技術(shù)的研發(fā)，結(jié)合橋梁鋼筋混凝土的情況，嚴(yán)格落實(shí)鋼筋腐蝕檢測(cè)工作，發(fā)揮出光纖傳感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提高奠定基礎(chǔ)。

2.4 在橋梁其他檢測(cè)中的應(yīng)用

光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研發(fā)之下形成的，在橋梁質(zhì)量監(jiān)督檢查中應(yīng)用范圍很大，可以快速獲取橋梁的質(zhì)量參數(shù)，從而判定橋梁質(zhì)量性能。除了以上各種檢測(cè)內(nèi)容之外，還能在其他的檢測(cè)中應(yīng)用，以了解橋梁工程的質(zhì)量性能。比如對(duì)于橋梁工程來(lái)說(shuō)，整體結(jié)構(gòu)的受力條件對(duì)于整個(gè)橋梁的質(zhì)量性能存在影響，而應(yīng)用光纖傳感技術(shù)不僅可以快速檢測(cè)橋梁的性能，分析吊桿、系桿方面的受力狀態(tài)，掌握安全性系數(shù)和影響因素，同時(shí)還能快速掌握預(yù)應(yīng)力錨固部件的效果；不僅可以及時(shí)掌握錨桿、錨索的工作狀態(tài)，分析其受力條件，并且確定是否達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，還能快速測(cè)定橋梁結(jié)構(gòu)的受力條件、檢測(cè)參數(shù)值以及受力分布的情況，全面地反映出整個(gè)橋梁項(xiàng)目的使用性能，掌握橋梁運(yùn)行條件。綜合分析橋梁施工環(huán)境、建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)方面的差異，光纖傳感技術(shù)使用時(shí)要根據(jù)橋梁的具體狀況，選擇應(yīng)用光纖傳感技術(shù)以快速地確定橋梁工程檢測(cè)方法和條件，優(yōu)化檢測(cè)工作的程序和步驟，使得檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用更加的精準(zhǔn)，以全面地提高橋梁工程項(xiàng)目的質(zhì)量與安全性[10-11]。

在橋梁項(xiàng)目施工中，光纖傳感器的使用范圍大、成本低，可以滿足當(dāng)前的橋梁建設(shè)以及質(zhì)量管控的要求，在多項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)中都能發(fā)揮應(yīng)有的作用。隨著橋梁事業(yè)的高速發(fā)展，建設(shè)速度加快，以光纖傳感器作為基礎(chǔ)應(yīng)用的光纖傳感技術(shù)不斷創(chuàng)新，技術(shù)水平日益提升，檢測(cè)效率和質(zhì)量也不斷提高，光纖傳感技術(shù)已經(jīng)成為橋梁工程中檢測(cè)的重要工具之一，對(duì)橋梁事業(yè)的發(fā)展起到積極的作用，更加重要的是可以保證橋梁的質(zhì)量與安全。從這個(gè)方面分析，光纖傳感技術(shù)對(duì)橋梁工程質(zhì)量檢測(cè)意義重大，將多個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)一檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷問(wèn)題，促進(jìn)橋梁質(zhì)量和性能的提高。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，光纖傳感技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展之下的產(chǎn)物，被廣泛地應(yīng)用到橋梁工程檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，提升檢測(cè)的質(zhì)量和效果。上文對(duì)光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行探討，分析表明光纖傳感檢測(cè)技術(shù)能夠有效識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，可給橋梁維修提供理論參考。未來(lái)要加強(qiáng)光纖傳感技術(shù)研究，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)措施提升該技術(shù)應(yīng)用效率，為橋梁檢測(cè)工作奠定基礎(chǔ)。