光纤传感技术的桥梁结构检测分析

龙志辉、张海波

（江西省天驰高速科技发展有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

光纤传感技术是现代科学技术发展之下形成的，属于新型检测技术，以确保桥梁工程的质量符合要求。虽然目前所应用的光纤传感技术可以满足大多数的桥梁检测标准，但是在不同的条件下对桥梁检测的要求是不同的。

同时，在检测时受到检测范围、距离以及复杂地质条件的干扰和影响，限制其应用效果，阻碍该技术的应用。深入分析光纤传感技术在桥梁检测的实际使用效果，了解该技术的未来应用优势，进一步优化和改进光纤传感技术的使用效果，为现代桥梁事业的高质量发展奠定基础。

1 光纤传感技术

1.1 光纤传感技术的应用原理

光纤传感技术属于转换技术的形式，应用现代化的设备通过光纤将环境内物理量做出改变，形成符合使用要求的检测信号，以达到检测的效果。光纤是光线传播的介质，同时在传输的过程中也具有振幅、波长等特点。

光纤传感器是目前主要的应用领域，在系统内主要功能部件包括光源、光纤、探测器等。在光纤传感技术投入使用后，利用光源发射出光，再经过系统的耦合性作用在光纤内传输，进入调制区内，这样可以受到外部光源的改变而使强度、频率、相位等都产生了变化，形成信号光，并进入探测器内，从而得出检测结论。在现代科技持续发展下，光纤传感器广泛应用，尤其是桥梁工程建设管理，发挥重要作用[1]。

1.2 光纤传感技术的应用优势

当光纤传感技术应用到实践中时，会有很多因素影响光线传输效果，比如温度、压力、磁场等，这些都会造成结果的精度不准。因此，在应用光纤传感技术时，应该确保光线传输完全符合稳定性要求，将影响因素降到最低限度内，不会出现和电磁波对冲的情况，确保光纤传感技术合理应用。通过分析桥梁工程建设的应用效果发现，其运行环境比较复杂，而光纤则具备一定的柔韧性，可以有效规避各种不利因素的影响，提高检测效果，并快速反映现场检测结果。同时，光纤传感器的测量频宽比较大，可以根据现场的具体状况做出改进和调整。所以必须要从现场的角度分析出发，掌握声场、磁场、压力变化等方面的要求，满足传感器的性能标准，达到远程监控的效果，综合性能符合技术要求[2]。

2 光纤传感技术在桥梁检测中的应用分析

随着桥梁事业高速发展，桥梁建设数量增多，技术水平也不断提高。其中，桥梁的承重能力对于桥梁工程安全性产生影响。

通过使用光纤传感技术对桥梁进行检测，使其在不同环境、不同标准、不同形式的桥梁工程中都能发挥应有的作用，使得桥梁工程建设更加顺畅。在桥梁工程检测中，光纤传感技术的应用主要从以下几点出发。

2.1 检测桥梁结构的变形

在桥梁工程项目的设计与建设中，首先应掌握桥梁的受力条件，分析桥梁的受力状态。如果桥梁结构应力超出承载性能标准就会发生变形，也会导致结构性能的下降，对项目总体效果带来负面的影响。为了能够保障桥梁工程建设施工中的安全，要加强对桥梁结构应力方面的检测。桥梁应变检测中要合理使用光纤传感技术，在检测工作中，根据检测确定的变化状态做出准确记录，以得出桥梁应变状态，为桥梁质量判定提供基础。根据目前桥梁项目的光纤传感技术使用经验，加强结构质量的检查，在不同部位使用不同检查方式。在桥梁局部应力检测分析中，使用E-P 光纤传感器，而对于桥梁结构分布应力检测时，则应用光纤布拉格光栅传感器，以达到检测的标准[3-4]。

在桥梁应变检测阶段，安装光纤传感器前要对现场环境进行分析和研究，确定其处在静态环境，并掌握检测参数和标准，选择符合实际应用标准的光纤传感技器，以达到检测精度的要求。确定传感器类型后，再确定具体的观测点位置，并采取均匀性设置的要求，全面覆盖整个测量范围，确保观测点达到全面性设置的要求。

在桥梁检测的中，根据光纤传感器的自身标准量进行应力输入，系统记录输入与输出数据。在检测作业前必须将传感器归零，调整运行技术参数，以得出最终的检测结果[5-6]。在检测完成后，获取足够的数据信息，才能根据相应的数据绘制出曲线，以得出不同应变条件下桥梁的应变参数值，进而确定桥梁的质量、稳定性是否合格，为后续的建设施工以及桥梁工程质量问题处理提供基础。

2.2 在桥梁振动检测中的应用

在桥梁工程项目的振动检测环节中，其目的是掌握桥梁投入使用后的状态。桥梁工程建设目标是让两地交通联系更加紧密，符合交通通行的标准。但是针对某个地质条件复杂的区域来说，桥梁项目的施工不仅要符合交通通行的需要，还要为当地经济发展提供帮助。从这一方面出发进行分析，桥梁投入使用后会造成过大的交通量，对于桥梁的运行效果产生不利影响。进入桥梁现场通行的车辆，特别是某些大型货车的进入，对桥梁造成振动危害与影响，振动变化对于桥梁质量影响是最直接的。所以必须加强振动检测，发挥光纤传感技术的作用，快速掌握其振幅、频率等相关系数，及时获取振动变化状态，为桥梁项目的质量和性能提升奠定基础[7]。

从实际应用情况分析，在桥梁振动检测时应采用光纤传感技术。需要在进行光纤传感器安装之前，做好桥梁施工环境的勘查，了解施工现场的静态环境条件能否达到光纤传感技术的使用要求。同时，依托现场的具体情况去选择设备的型号。

此外，在光纤传感器安装观测点布设时，需要对观测点分布均匀性进行全面分析，同时还要了解其信号覆盖范围能否满足施工的施工范围，以此提升测定的覆盖性。

同时，在开展桥梁检测阶段中，还要结合光纤传感器的自身特点对输入参数进行记录，做好参数的实时数据登记，且在每开展一次检测之前，需要进行设备仪器参数值归零，而后重新按照传感器输入以及记录输入或是输出的参数。待得到参数数据后，采用相关公司进行数据处理分析，绘制曲线图，以此掌握不同应变情况下桥梁结构产生的参数值，从而按照计算结构判断桥梁质量与稳定性。

2.3 在桥梁混凝土结构检测中的应用

桥梁结构的主要组成部位是混凝土，混凝土可以达到桥梁的承载性能、稳固性方面的要求。在桥梁投入使用后，混凝土结构容易受到侵蚀而出现裂纹，导致车辆行驶受到较大影响。

根据以往项目建设的标准和经验方面的要求，裂缝比较常见，包含贯穿裂缝与深裂缝，对项目的运行效果也会造成影响。贯穿裂缝多数是受外部作用力持续影响之下而引发的；深裂缝尺寸0.2～0.3m，结构性能降低较为明显，如果不能有效控制，坍塌事故发生率较高，进而干扰项目的正常运行。

从这个方面分析，在桥梁结构检测中使用光纤传感技术，可以快速、准确地了解桥梁混凝土结构的整体情况，掌握其结构性能，以促进桥梁工程的质量水平提升[8]。

将光纤传感技术应用到桥梁混凝土结构检测环节中，目前主要是应用分布式检测方式，所以现场施工中根据技术要求进行传感器的布置，形成完善的光纤传感系统，达到结构强度性能和标准要求，耐久性合格。光纤传感技术的应用不仅不会给被检桥梁造成任何损坏，还能根据不同桥梁形式、所处位置选择最佳的检测方式，以满足多种条件下的应用标准。而分布式传感器技术的使用，覆盖桥梁混凝土的全部结构，防止在施工中发生漏检、错检的问题，促进检测水平的全面提高。

钢筋是混凝土结构内主要的承载结构部件，如果钢筋在投入使用后产生严重的锈蚀问题，桥梁项目的整体性能也会受到影响，所以将光纤传感技术应用到钢筋锈蚀情况的检测，能够快速掌握钢筋腐蚀情况。在实际使用环节，将传感器频带光源发出的光进入测试光纤内，然后从开窗区射出[9]。

检测环节一旦出现了光纤与钢筋距离不足10mm的情况，光信号照亮钢筋，就会在表面形成信息并做出颜色方面的调整。如果传感后输入光的颜色出现了很大的变化，说明钢筋存在着较为严重的锈蚀问题。从这一前提出发，在同一根光纤中开设多个窗口，并且配合时分复用系统可以对光纤不同开窗区快速判定钢筋腐蚀的信息，以准确了解钢筋腐蚀的状态，使检测结果更加准确、真实、迅速。但是就当前应用效果方面分析，很少有单位会应用光纤传感技术检测钢筋结构的性能，尤其是腐蚀方面的检测，还停留在试验阶段，还不能广泛地推广应用。在未来的发展中，加大力度进行光纤传感技术的研发，结合桥梁钢筋混凝土的情况，严格落实钢筋腐蚀检测工作，发挥出光纤传感技术的优势，为桥梁混凝土结构的质量提高奠定基础。

2.4 在桥梁其他检测中的应用

光纤传感技术是现代科学技术研发之下形成的，在桥梁质量监督检查中应用范围很大，可以快速获取桥梁的质量参数，从而判定桥梁质量性能。除了以上各种检测内容之外，还能在其他的检测中应用，以了解桥梁工程的质量性能。比如对于桥梁工程来说，整体结构的受力条件对于整个桥梁的质量性能存在影响，而应用光纤传感技术不仅可以快速检测桥梁的性能，分析吊杆、系杆方面的受力状态，掌握安全性系数和影响因素，同时还能快速掌握预应力锚固部件的效果；不仅可以及时掌握锚杆、锚索的工作状态，分析其受力条件，并且确定是否达到工程标准，还能快速测定桥梁结构的受力条件、检测参数值以及受力分布的情况，全面地反映出整个桥梁项目的使用性能，掌握桥梁运行条件。综合分析桥梁施工环境、建设的标准方面的差异，光纤传感技术使用时要根据桥梁的具体状况，选择应用光纤传感技术以快速地确定桥梁工程检测方法和条件，优化检测工作的程序和步骤，使得检测技术应用更加的精准，以全面地提高桥梁工程项目的质量与安全性[10-11]。

在桥梁项目施工中，光纤传感器的使用范围大、成本低，可以满足当前的桥梁建设以及质量管控的要求，在多项指标检测中都能发挥应有的作用。随着桥梁事业的高速发展，建设速度加快，以光纤传感器作为基础应用的光纤传感技术不断创新，技术水平日益提升，检测效率和质量也不断提高，光纤传感技术已经成为桥梁工程中检测的重要工具之一，对桥梁事业的发展起到积极的作用，更加重要的是可以保证桥梁的质量与安全。从这个方面分析，光纤传感技术对桥梁工程质量检测意义重大，将多个方面进行统一检测，及时发现缺陷问题，促进桥梁质量和性能的提高。

3 结语

综上所述，光纤传感技术是现代科学技术发展之下的产物，被广泛地应用到桥梁工程检测领域内，提升检测的质量和效果。上文对光纤传感技术的应用情况进行探讨，分析表明光纤传感检测技术能够有效识别桥梁结构存在的问题，可给桥梁维修提供理论参考。未来要加强光纤传感技术研究，引进先进技术措施提升该技术应用效率，为桥梁检测工作奠定基础。