近年来,自然灾害对重要结构的损伤和破坏屡见不鲜,引起人们的密切关注。目前我国土木工程事故频繁发生,如桥梁的突然折断、建筑骤然倒塌等,造成了重大的人员伤亡和财产损失,已经引起人们对于重大工程安全性的关心和重视。当大型结构发生突发性损伤时,如果能够及时做出判断和警报,采取应急处理措施,可以防止损伤进一步发展和引发其它事故;对于长期在役的重要结构,如果能够定期对其累积损伤的程度做出正确评估,就可以充分掌握结构的工作状态,确保结构的安全。在此工程背景下,结构健康监测应运而生,并成为土木工程学科发展的一个重要领域。结构健康监测是通过对结构的物理力学性能进行无损监测,实时监控结构的整体行为,对结构的损伤位置和程度进行诊断,对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估,为结构在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号,为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。光纤Bragg光栅技术作为一项新技术与传统技术相比,光纤光栅技术在建筑结构监测应用中有许多突出优点:一是光纤传输,现场无需供电;二是完全电绝缘,不受电磁干扰及核辐射的影响;测量精度和分辨率高,例如测温精度为0.5℃,测温分率辨为0.1℃,位移达到1毫米,应力达到一个微应变;速度快,1秒钟内可完成多至万个监测点的数据采集与传输;三是可长期应用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境;绝对量测量,无零漂,光源衰减和线路损耗不影响测量精度;四是可远程传输,距离可达数公里至数十公里,易于组网;五是长寿命,易安装,维护简便等,只要有光纤通过,任何位置都可以测量。
检测方法及过程
检测时首先将光纤光栅应力传感器焊接在钢管上,再接好传输线(根据现场情况确定最为方便的线路)。测量时将传输线另一头接至光纤光栅传感解调系统中,完成数据采集。把所采集的数据传至微机中,进行数据处理。
监测内容:钢桁架挠度变形监测;树状柱应力监测;格栅应力监测;风速风压监测。
图6-10 系统拓扑方式