光纖傳感技術的橋梁結構檢測分析

龍志輝、張海波

（江西省天馳高速科技發展有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

光纖傳感技術是現代科學技術發展之下形成的，屬于新型檢測技術，以確保橋梁工程的質量符合要求。雖然目前所應用的光纖傳感技術可以滿足大多數的橋梁檢測標準，但是在不同的條件下對橋梁檢測的要求是不同的。

同時，在檢測時受到檢測范圍、距離以及復雜地質條件的干擾和影響，限制其應用效果，阻礙該技術的應用。深入分析光纖傳感技術在橋梁檢測的實際使用效果，了解該技術的未來應用優勢，進一步優化和改進光纖傳感技術的使用效果，為現代橋梁事業的高質量發展奠定基礎。

1 光纖傳感技術

1.1 光纖傳感技術的應用原理

光纖傳感技術屬于轉換技術的形式，應用現代化的設備通過光纖將環境內物理量做出改變，形成符合使用要求的檢測信號，以達到檢測的效果。光纖是光線傳播的介質，同時在傳輸的過程中也具有振幅、波長等特點。

光纖傳感器是目前主要的應用領域，在系統內主要功能部件包括光源、光纖、探測器等。在光纖傳感技術投入使用后，利用光源發射出光，再經過系統的耦合性作用在光纖內傳輸，進入調制區內，這樣可以受到外部光源的改變而使強度、頻率、相位等都產生了變化，形成信號光，并進入探測器內，從而得出檢測結論。在現代科技持續發展下，光纖傳感器廣泛應用，尤其是橋梁工程建設管理，發揮重要作用[1]。

1.2 光纖傳感技術的應用優勢

當光纖傳感技術應用到實踐中時，會有很多因素影響光線傳輸效果，比如溫度、壓力、磁場等，這些都會造成結果的精度不準。因此，在應用光纖傳感技術時，應該確保光線傳輸完全符合穩定性要求，將影響因素降到最低限度內，不會出現和電磁波對沖的情況，確保光纖傳感技術合理應用。通過分析橋梁工程建設的應用效果發現，其運行環境比較復雜，而光纖則具備一定的柔韌性，可以有效規避各種不利因素的影響，提高檢測效果，并快速反映現場檢測結果。同時，光纖傳感器的測量頻寬比較大，可以根據現場的具體狀況做出改進和調整。所以必須要從現場的角度分析出發，掌握聲場、磁場、壓力變化等方面的要求，滿足傳感器的性能標準，達到遠程監控的效果，綜合性能符合技術要求[2]。

2 光纖傳感技術在橋梁檢測中的應用分析

隨著橋梁事業高速發展，橋梁建設數量增多，技術水平也不斷提高。其中，橋梁的承重能力對于橋梁工程安全性產生影響。

通過使用光纖傳感技術對橋梁進行檢測，使其在不同環境、不同標準、不同形式的橋梁工程中都能發揮應有的作用，使得橋梁工程建設更加順暢。在橋梁工程檢測中，光纖傳感技術的應用主要從以下幾點出發。

2.1 檢測橋梁結構的變形

在橋梁工程項目的設計與建設中，首先應掌握橋梁的受力條件，分析橋梁的受力狀態。如果橋梁結構應力超出承載性能標準就會發生變形，也會導致結構性能的下降，對項目總體效果帶來負面的影響。為了能夠保障橋梁工程建設施工中的安全，要加強對橋梁結構應力方面的檢測。橋梁應變檢測中要合理使用光纖傳感技術，在檢測工作中，根據檢測確定的變化狀態做出準確記錄，以得出橋梁應變狀態，為橋梁質量判定提供基礎。根據目前橋梁項目的光纖傳感技術使用經驗，加強結構質量的檢查，在不同部位使用不同檢查方式。在橋梁局部應力檢測分析中，使用E-P 光纖傳感器，而對于橋梁結構分布應力檢測時，則應用光纖布拉格光柵傳感器，以達到檢測的標準[3-4]。

在橋梁應變檢測階段，安裝光纖傳感器前要對現場環境進行分析和研究，確定其處在靜態環境，并掌握檢測參數和標準，選擇符合實際應用標準的光纖傳感技器，以達到檢測精度的要求。確定傳感器類型后，再確定具體的觀測點位置，并采取均勻性設置的要求，全面覆蓋整個測量范圍，確保觀測點達到全面性設置的要求。

在橋梁檢測的中，根據光纖傳感器的自身標準量進行應力輸入，系統記錄輸入與輸出數據。在檢測作業前必須將傳感器歸零，調整運行技術參數，以得出最終的檢測結果[5-6]。在檢測完成后，獲取足夠的數據信息，才能根據相應的數據繪制出曲線，以得出不同應變條件下橋梁的應變參數值，進而確定橋梁的質量、穩定性是否合格，為后續的建設施工以及橋梁工程質量問題處理提供基礎。

2.2 在橋梁振動檢測中的應用

在橋梁工程項目的振動檢測環節中，其目的是掌握橋梁投入使用后的狀態。橋梁工程建設目標是讓兩地交通聯系更加緊密，符合交通通行的標準。但是針對某個地質條件復雜的區域來說，橋梁項目的施工不僅要符合交通通行的需要，還要為當地經濟發展提供幫助。從這一方面出發進行分析，橋梁投入使用后會造成過大的交通量，對于橋梁的運行效果產生不利影響。進入橋梁現場通行的車輛，特別是某些大型貨車的進入，對橋梁造成振動危害與影響，振動變化對于橋梁質量影響是最直接的。所以必須加強振動檢測，發揮光纖傳感技術的作用，快速掌握其振幅、頻率等相關系數，及時獲取振動變化狀態，為橋梁項目的質量和性能提升奠定基礎[7]。

從實際應用情況分析，在橋梁振動檢測時應采用光纖傳感技術。需要在進行光纖傳感器安裝之前，做好橋梁施工環境的勘查，了解施工現場的靜態環境條件能否達到光纖傳感技術的使用要求。同時，依托現場的具體情況去選擇設備的型號。

此外，在光纖傳感器安裝觀測點布設時，需要對觀測點分布均勻性進行全面分析，同時還要了解其信號覆蓋范圍能否滿足施工的施工范圍，以此提升測定的覆蓋性。

同時，在開展橋梁檢測階段中，還要結合光纖傳感器的自身特點對輸入參數進行記錄，做好參數的實時數據登記，且在每開展一次檢測之前，需要進行設備儀器參數值歸零，而后重新按照傳感器輸入以及記錄輸入或是輸出的參數。待得到參數數據后，采用相關公司進行數據處理分析，繪制曲線圖，以此掌握不同應變情況下橋梁結構產生的參數值，從而按照計算結構判斷橋梁質量與穩定性。

2.3 在橋梁混凝土結構檢測中的應用

橋梁結構的主要組成部位是混凝土，混凝土可以達到橋梁的承載性能、穩固性方面的要求。在橋梁投入使用后，混凝土結構容易受到侵蝕而出現裂紋，導致車輛行駛受到較大影響。

根據以往項目建設的標準和經驗方面的要求，裂縫比較常見，包含貫穿裂縫與深裂縫，對項目的運行效果也會造成影響。貫穿裂縫多數是受外部作用力持續影響之下而引發的；深裂縫尺寸0.2～0.3m，結構性能降低較為明顯，如果不能有效控制，坍塌事故發生率較高，進而干擾項目的正常運行。

從這個方面分析，在橋梁結構檢測中使用光纖傳感技術，可以快速、準確地了解橋梁混凝土結構的整體情況，掌握其結構性能，以促進橋梁工程的質量水平提升[8]。

將光纖傳感技術應用到橋梁混凝土結構檢測環節中，目前主要是應用分布式檢測方式，所以現場施工中根據技術要求進行傳感器的布置，形成完善的光纖傳感系統，達到結構強度性能和標準要求，耐久性合格。光纖傳感技術的應用不僅不會給被檢橋梁造成任何損壞，還能根據不同橋梁形式、所處位置選擇最佳的檢測方式，以滿足多種條件下的應用標準。而分布式傳感器技術的使用，覆蓋橋梁混凝土的全部結構，防止在施工中發生漏檢、錯檢的問題，促進檢測水平的全面提高。

鋼筋是混凝土結構內主要的承載結構部件，如果鋼筋在投入使用后產生嚴重的銹蝕問題，橋梁項目的整體性能也會受到影響，所以將光纖傳感技術應用到鋼筋銹蝕情況的檢測，能夠快速掌握鋼筋腐蝕情況。在實際使用環節，將傳感器頻帶光源發出的光進入測試光纖內，然后從開窗區射出[9]。

檢測環節一旦出現了光纖與鋼筋距離不足10mm的情況，光信號照亮鋼筋，就會在表面形成信息并做出顏色方面的調整。如果傳感后輸入光的顏色出現了很大的變化，說明鋼筋存在著較為嚴重的銹蝕問題。從這一前提出發，在同一根光纖中開設多個窗口，并且配合時分復用系統可以對光纖不同開窗區快速判定鋼筋腐蝕的信息，以準確了解鋼筋腐蝕的狀態，使檢測結果更加準確、真實、迅速。但是就當前應用效果方面分析，很少有單位會應用光纖傳感技術檢測鋼筋結構的性能，尤其是腐蝕方面的檢測，還停留在試驗階段，還不能廣泛地推廣應用。在未來的發展中，加大力度進行光纖傳感技術的研發，結合橋梁鋼筋混凝土的情況，嚴格落實鋼筋腐蝕檢測工作，發揮出光纖傳感技術的優勢，為橋梁混凝土結構的質量提高奠定基礎。

2.4 在橋梁其他檢測中的應用

光纖傳感技術是現代科學技術研發之下形成的，在橋梁質量監督檢查中應用范圍很大，可以快速獲取橋梁的質量參數，從而判定橋梁質量性能。除了以上各種檢測內容之外，還能在其他的檢測中應用，以了解橋梁工程的質量性能。比如對于橋梁工程來說，整體結構的受力條件對于整個橋梁的質量性能存在影響，而應用光纖傳感技術不僅可以快速檢測橋梁的性能，分析吊桿、系桿方面的受力狀態，掌握安全性系數和影響因素，同時還能快速掌握預應力錨固部件的效果；不僅可以及時掌握錨桿、錨索的工作狀態，分析其受力條件，并且確定是否達到工程標準，還能快速測定橋梁結構的受力條件、檢測參數值以及受力分布的情況，全面地反映出整個橋梁項目的使用性能，掌握橋梁運行條件。綜合分析橋梁施工環境、建設的標準方面的差異，光纖傳感技術使用時要根據橋梁的具體狀況，選擇應用光纖傳感技術以快速地確定橋梁工程檢測方法和條件，優化檢測工作的程序和步驟，使得檢測技術應用更加的精準，以全面地提高橋梁工程項目的質量與安全性[10-11]。

在橋梁項目施工中，光纖傳感器的使用范圍大、成本低，可以滿足當前的橋梁建設以及質量管控的要求，在多項指標檢測中都能發揮應有的作用。隨著橋梁事業的高速發展，建設速度加快，以光纖傳感器作為基礎應用的光纖傳感技術不斷創新，技術水平日益提升，檢測效率和質量也不斷提高，光纖傳感技術已經成為橋梁工程中檢測的重要工具之一，對橋梁事業的發展起到積極的作用，更加重要的是可以保證橋梁的質量與安全。從這個方面分析，光纖傳感技術對橋梁工程質量檢測意義重大，將多個方面進行統一檢測，及時發現缺陷問題，促進橋梁質量和性能的提高。

3 結語

綜上所述，光纖傳感技術是現代科學技術發展之下的產物，被廣泛地應用到橋梁工程檢測領域內，提升檢測的質量和效果。上文對光纖傳感技術的應用情況進行探討，分析表明光纖傳感檢測技術能夠有效識別橋梁結構存在的問題，可給橋梁維修提供理論參考。未來要加強光纖傳感技術研究，引進先進技術措施提升該技術應用效率，為橋梁檢測工作奠定基礎。