(建筑工程管理]基于光纤光栅传感技术的桥梁施工监控
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桥梁施工监控方案桥梁施工监控是确保桥梁建设质量、安全和稳定的重要环节。
本文将介绍桥梁施工监控方案的基本概念、目的和实施方法。
桥梁施工监控是指在桥梁施工过程中,通过对桥梁施工过程和桥梁结构状态的监测和评估,为桥梁建设提供必要的安全保障和质量保证。
桥梁施工监控不仅包括施工过程中的监测,还包括对桥梁结构在施工过程中的承载力、变形、位移等参数的监测和评估。
保障桥梁施工安全。
通过监测桥梁结构在施工过程中的变形、位移等参数,及时发现和解决存在的安全隐患,防止因施工误差或质量问题导致的安全事故。
提高桥梁施工质量。
通过对桥梁结构状态的监测和评估,及时发现和纠正施工过程中的质量问题,确保桥梁施工质量符合设计要求。
确保桥梁结构稳定。
通过对桥梁结构在施工过程中的承载力、变形、位移等参数的监测和评估,确保桥梁结构在施工过程中的稳定性和可靠性。
制定监控方案。
根据桥梁设计要求和施工现场实际情况,制定具体的监控方案,包括监测项目、监测方法、监测频率、监测周期等。
选择合适的监测设备。
根据监控方案,选择合适的监测设备,包括沉降仪、位移仪、加速度计、激光测距仪等。
安装监测设备。
在桥梁施工过程中,根据监测需要,将监测设备安装在合适的位置,确保设备安装牢固、稳定可靠。
实施监测。
在设备安装完成后,开始实施监测工作,对桥梁结构在施工过程中的各项参数进行实时监测和记录。
数据处理和分析。
对监测数据进行及时处理和分析,包括数据整理、统计、比较等工作,以评估桥梁结构在施工过程中的状态和安全状况。
调整和优化方案。
根据监测结果和分析结果,及时调整和优化监控方案,以更好地保障桥梁施工安全和质量。
桥梁施工监控是确保桥梁建设质量、安全和稳定的重要环节。
本文介绍了桥梁施工监控方案的基本概念、目的和实施方法。
通过合理的监控方案制定和实施,可以有效地保障桥梁施工安全和质量,确保桥梁建设事业的顺利发展。
随着社会经济的发展,桥梁建设的需求日益增长。
桥梁不仅在交通运输中发挥着关键作用,同时也是一个国家基础设施的重要标志。
光纤光栅传感技术与工程应用研究共3篇光纤光栅传感技术与工程应用研究1光纤光栅传感技术与工程应用研究光纤光栅传感技术是一种重要的光学测量技术,有着广泛的应用领域。
本文将对光纤光栅传感技术的原理、发展现状、应用场景以及工程应用研究进行探讨。
一、光纤光栅传感技术的原理光纤光栅传感技术是一种基于光纤和光栅原理的测量技术。
它可以通过光纤上的一系列微小光学反射镜对光信号进行处理,将信号转换为电信号输出后,再加以分析。
光纤光栅传感技术主要包括光纤光栅模式(FBG)传感技术和长周期光纤光栅传感技术。
二、光纤光栅传感技术的发展现状近年来,光纤光栅传感技术在光学测量领域得到了广泛的应用。
目前,光纤光栅传感技术的发展呈现出以下几个趋势:1、研究对象普遍化。
光纤光栅传感技术不仅用于研究物理量,还可用于研究化学量和生物量等领域。
研究对象的普遍化拓宽了应用范围,使其更加广泛。
2、研究手段趋于多样化。
目前,光纤光栅传感技术在光学测量领域不仅可以使用光方法进行研究,还可以使用激光、声波等多种手段进行研究。
通过多种方式的研究,光纤光栅传感技术在不同研究场合下的应用效果均能得到充分的发挥。
三、光纤光栅传感技术的应用场景在光学测量领域中,光纤光栅传感技术常常被应用于以下几个场景:1、温度测量。
通过在光纤上安装光纤光栅,可以测量两个光纤光栅之间的长度差,从而得到物体的温度。
2、应力测量。
光纤光栅传感技术可以通过测量光纤的弯曲程度,得到物体的应力情况。
3、矿用传感。
在地下煤矿中,可以通过利用FBG光纤传感技术来监测岩石的应力变化,预防矿山灾害的发生。
4、流体探测。
在航天器中,利用光纤光栅传感技术来监测流体的液位和流量,能够保证物质交流的正常运行。
四、工程应用研究光纤光栅传感技术在工程中的应用已经得到了广泛的关注。
在建筑工程中,光纤光栅传感技术可以应用于结构物的安全监测和健康诊断。
在交通运输工程中,光纤光栅传感技术可以应用于汽车、火车、飞机等交通工具的安全监测和诊断。
光纤光栅在桥梁监测的实用你知道吗,桥梁在我们的生活中真是无处不在。
无论是穿越大江大河,还是日常的通勤,桥梁都在默默为我们的出行保驾护航。
可你想过没有,这些庞然大物,平时看起来稳稳当当,其实在承受着不少压力呢。
地震啊,风雨啊,车辆的震动啊,这些都在不断考验着它们的“身体”。
如果桥梁生病了,可不得了啊,轻则影响交通,重则甚至可能带来灾难。
所以,保持桥梁健康,可是关系到每一个人的安全呢。
这时候,光纤光栅这种技术的出现,简直就是桥梁“体检”的超级好帮手!你可能会想,光纤光栅是什么鬼?别急,让我慢慢给你说。
简单来说,光纤光栅就是一种能在桥梁的结构中实时监测各种信息的高科技设备。
它通过一根细细的光纤,将光信号传输到桥梁的各个关键部位,然后分析这些信号,告诉我们桥梁是不是有问题,哪里有问题。
打个比方,它就像是桥梁的“健康码”,每时每刻都在为你监测“身体状况”。
你可能已经猜到了,光纤光栅到底有多厉害了吧。
传统的桥梁监测方法,通常是通过传感器或者仪器来收集数据。
可是,这些设备往往只能监测到桥梁外部的状态,哪怕是准确无误,遇到个别地方有隐患,依然没办法及时发现。
而光纤光栅就不一样了,它通过在桥梁的核心结构中埋设光纤传感器,可以更精准、更全面地对桥梁进行监控。
这就好比你平时去医院体检,医生不光给你量体温,检查心跳,还会看看你身体的各个细节,做到万无一失。
光纤光栅的优势就在这里,它能实时把桥梁各个部位的数据传回监测中心,随时掌握“健康状况”。
你要是觉得光纤光栅只是个高大上的东西,没什么用,那就大错特错了。
别看它高大上,其实应用起来超简单。
你想,桥梁的监测就像是给它做定期体检,传统的方法是人工测量,测量个几百个点,工作量巨大,而且耗时耗力。
光纤光栅不一样,数据通过光纤自动传送,比人工方法可省事多了。
实时性强,能够瞬间捕捉到桥梁的任何变化。
假设桥梁上的某根钢筋出现了裂缝,或者桥面出现了松动,光纤光栅能第一时间发现问题,立即传回警报。
桥梁施工中的新型监测设备在现代桥梁建设中,确保施工质量和结构安全至关重要。
随着科技的不断进步,一系列新型监测设备应运而生,为桥梁施工提供了更精确、更及时、更全面的监测手段。
一、新型监测设备的类型及特点1、光纤光栅传感器光纤光栅传感器是一种基于光纤技术的新型传感器。
它具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点。
在桥梁施工中,可用于监测混凝土的应变、温度和裂缝的发展等。
通过将光纤光栅传感器埋入混凝土结构内部,可以实时获取结构内部的应力分布情况,为施工过程中的调整和优化提供数据支持。
2、智能全站仪智能全站仪是一种高精度的测量设备。
它不仅能够快速准确地测量桥梁的几何形状和空间位置,还具备自动跟踪、自动瞄准等功能。
在桥梁施工中,智能全站仪可用于桥梁墩柱的垂直度监测、梁体的拼装精度控制等。
其高精度的测量结果有助于保证桥梁结构的几何尺寸符合设计要求,提高施工质量。
3、无人机监测系统无人机监测系统近年来在桥梁施工监测中得到了广泛应用。
无人机可以携带高清摄像头、激光雷达等设备,对桥梁施工现场进行快速巡查和数据采集。
通过对采集到的图像和数据进行处理和分析,可以及时发现施工中的问题,如施工进度滞后、安全隐患等。
此外,无人机还可以用于桥梁结构外观的检查,检测表面裂缝、锈蚀等病害。
4、加速度传感器加速度传感器用于监测桥梁在施工过程中的振动情况。
通过安装在桥梁的关键部位,如桥墩、梁体等,可以实时获取结构的振动频率、振幅等参数。
这有助于评估施工过程中结构的稳定性,及时发现可能存在的共振现象,采取相应的措施加以避免。
5、地质雷达地质雷达是一种用于探测地下结构和地质情况的设备。
在桥梁施工中,它可以用于检测桥基的地质条件,如地层分布、溶洞、软弱夹层等。
提前了解地质情况,有助于优化桥基的设计和施工方案,确保桥梁的基础稳固可靠。
二、新型监测设备在桥梁施工中的应用1、施工过程中的变形监测在桥梁施工过程中,结构会产生不同程度的变形。
例如,桥墩在浇筑过程中可能会发生沉降和倾斜,梁体在架设过程中可能会出现挠度变化。
桥梁施工中的新型监测技术与应用研究在现代交通基础设施建设中,桥梁作为重要的组成部分,其施工质量和安全性至关重要。
为了确保桥梁在施工过程中的结构稳定和质量可靠,新型监测技术的应用逐渐成为不可或缺的手段。
这些新技术不仅能够实时获取施工过程中的关键数据,还能为施工决策提供科学依据,从而有效保障桥梁的顺利建设和长期使用性能。
一、新型监测技术概述1、光纤传感技术光纤传感技术是一种基于光的干涉、散射等原理的监测技术。
它具有抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、精度高、分布式测量等优点。
在桥梁施工中,可将光纤传感器埋入混凝土结构内部,监测混凝土的应变、温度、裂缝等参数,从而实现对桥梁结构健康状况的实时监测。
2、智能全站仪测量技术智能全站仪是一种高精度的测量仪器,结合了电子技术、计算机技术和光学技术。
它能够自动搜索目标、自动测量、自动记录数据,并通过无线网络将数据实时传输到控制中心。
在桥梁施工中,智能全站仪可用于监测桥梁的变形、位移、垂直度等参数,为施工控制提供准确的数据支持。
3、无人机监测技术无人机具有灵活、高效、低成本等优点。
通过搭载高清相机、激光雷达等设备,无人机可以对桥梁施工现场进行快速巡查和三维建模。
获取的影像和数据可用于监测桥梁的施工进度、结构外观、周边环境等,及时发现施工中的问题和安全隐患。
4、物联网监测技术物联网技术通过将传感器、通信设备和计算机网络连接起来,实现对桥梁施工过程中各种参数的远程监测和集中管理。
例如,通过在桥梁结构上安装压力传感器、加速度传感器等,将监测数据传输到云平台,施工人员可以随时随地通过手机或电脑查看桥梁的实时状态。
二、新型监测技术在桥梁施工中的应用1、大跨度桥梁施工中的应用对于大跨度桥梁,如斜拉桥、悬索桥等,施工过程中的结构变形和内力分布十分复杂。
新型监测技术可以实时监测主塔的位移、主梁的线形、拉索的拉力等关键参数,为施工过程中的调索、合龙等关键工序提供准确的数据指导,确保桥梁结构的受力合理和施工安全。
11公司介绍2 光纤光栅传感新技术及产品公司介绍上海派溯智能科技有限公司是一家以光纤传感器产品研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业。
前身为海川股份上海启鹏工程材料有限公司的智能所。
公司掌握光纤激光传输技术、中心波长紧密控制技术、高速信号同步处理技术、光信号定位技术、大容量系统集成技术等核心光传感新技术。
产品主要包括各类光纤传感器、光纤传感解调设备、系统软件等。
光纤传感技术作为先进的安全神经感知系统,当今应用非常广泛,应用涉及:1、桥梁、隧道、管廊、水利水务、矿山及其他土木工程的安全监测;2、公路隧道、电力隧道、综合管廊、储油罐等场所的火灾报警;3、电力设备、动力设备的工作温度实时在线监测等。
公司为住建部行业标准《土木工程用光纤光栅温度传感器》、《土木工程用光纤光栅应变传感器》主编单位,《城市地下综合管廊运行维护及安全技术标准》参编单位。
公司的光纤光栅火灾报警产品已获国家消防3C 认证,光纤光栅煤矿安全监测产品已获国家安标MA认证,同时获各项发明专利和实用新型专利50多项。
公司拥有一流的产品研发生产基地,基地占地面积20000平方米,设有配套齐全的精密生产设备和检测设备,产品生产层层质量检测把关,确保产品出厂后品质保障。
总公司于2008年通过SGS公司ISO9001质量管理体系认证,2009年获得上海市专利培育企业和上海市高新技术企业证书,2010年被评为上海市科技小巨人培育企业。
何满朝院士宋院士来公司考察指导工作卢耀如院士振骐院士主编光纤光栅行业技术标准光纤光栅传感新技术及其产品通过拉伸和压缩光纤光栅,或者改变温度,可以改变光纤光栅的周期和有效折射率,从而达到改变光纤光栅的反射波长的目的。
反射波长和应变、温度、压力、压强等物理量成线性关系。
光纤光栅结构原理光纤光栅传感系统主要由光纤光栅传感器、传输光纤和光纤光栅解调设备组成。
光纤光栅传感器主要用于获取温度、应变、压力、位移等物理量,光纤光栅解调设备用于对传感器信号的检测和数据处理,以获得测量结果,通过光纤能够实现长距离监测。
桥梁施工监控技术桥梁是现代社会交通运输的重要组成部分,其建设和维护对于保障交通安全和促进经济发展至关重要。
而在桥梁的施工过程中,需要进行监控来确保施工的安全和质量。
本文将介绍桥梁施工监控技术的应用和意义。
一、视频监控技术视频监控技术是桥梁施工监控中最常用的一种技术手段。
通过在桥梁施工现场安装摄像头,可以实时监控施工进展,及时发现和解决施工中的问题。
同时,视频监控系统还可以记录施工过程中的各个环节,提供数据支持和证据保障。
通过分析监控录像,可以及时发现施工过程中的不合规行为,避免事故发生和质量问题。
二、结构监测技术桥梁在施工过程中承受着巨大的荷载和力量,因此需要进行结构监测来确保其安全性。
结构监测技术可以通过安装传感器、应变计等设备,实时监测桥梁的变形、应力等信息。
一旦发现结构异常,可以及时采取措施进行修复,避免出现严重事故。
三、数据分析与决策支持桥梁施工监控中产生的大量数据需要进行分析和处理,以提供决策支持和改进措施。
通过对监测数据的分析,可以了解施工过程中存在的问题和风险,为工程师和管理者提供决策的依据和方向。
数据分析还可以与历史数据进行比对,发现桥梁结构隐患的演化规律,为未来的施工和维护提供借鉴。
四、安全预警与报警系统桥梁施工中的安全问题可能随时发生,因此需要建立安全预警与报警系统。
这个系统可以通过传感器、摄像头等设备,监测施工现场的安全情况。
当检测到危险因素时,会及时发出警报,提醒现场工作人员采取相应的应急措施。
这样可以大大减少事故的发生,保障施工人员的安全。
总结:桥梁施工监控技术是保障桥梁施工安全和质量的重要手段。
视频监控技术、结构监测技术、数据分析与决策支持,以及安全预警与报警系统等技术手段的应用,可以帮助工程师和管理者及时了解施工过程中的情况,从而采取相应的措施,保障桥梁施工的安全和质量。
随着科技的不断发展,桥梁施工监控技术也将不断更新和完善,为桥梁工程的建设和运营提供更好的支持。
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浅谈桥梁健康监测技术在桥梁检测中的应用周超(驻马店市交通工程质量监督站,河南驻马店463000)41。
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,睛要】桥梁在建造和使用过程中,由于受到环境、有害物质的侵蚀,车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外来作用,以及材料自身性能4的不断退化,导致结构各部分在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。
这些损伤如果不能反时得到捡测和维修,则会影响一行车安全和缩短桥梁使用寿命。
本文首先阐述了桥梁健康蓝测的概念,X.Cr绍了传统的桥梁检测方法,同时叉介绍了一种新的桥梁健康瞌,测技术—一光纤光栅板术,并对比了它们的优钝最,这样就为桥粱工程的发展开辟了新的空间。
j饫键词桥粱;健康监测;光纤光栅教术,。
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/t/随着桥梁在交通运输中占据日益重要的地位,桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度不断有新的突破,结构形式也日趋复杂。
鉴于桥梁的特殊性与复杂性,设置先进、可靠的综合健康状态实时监测系统,对出现的安全隐患能够悔塞反应,通过提供所需要的早期危险报警和损伤评估来保证桥梁的安全,增强桥梁的生存能力,从而达到从探测、报警、联动控制直娶肖除安全隐患的全方位—体化具有重要意义。
1桥梁健康监测的概念桥梁健康监测的基本内涵是根据结构的主要性能指标(如可靠性、耐久性等),结合无损检测(N O T)和结构特性分析(包括结构响应),从营运状态的结构中获取并处理数据,目的是为了诊断结构中是否有损伤发生,判断损伤的位置,估计损伤的程度以及损伤对结构将要造成的后果。
通过对桥梁结{勾状态的监测与评估,为桥梁在特殊气候、交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号,为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。
桥梁健康监测根据桥梁结构安全性、适用性和耐久性评估的需要和桥梁管理、决策部门的信息需求,并结合目前国内的实际经济条件及桥梁现场监测条件,确定桥梁结构监测系统中实施的监测项目,以实用性、可靠性为基础,在一定程度上兼顾其先进性,并考虑到费用一效益(cost~benef i t)的关系,确定各监测项目。
桥梁施工监控第一节桥梁施工监控的定义桥梁监控是新桥施工过程中,按照实际施工工况,对桥梁结构的内力和线型进行量测,经过误差分析,继而修正调整以尽可能达到设计目标。
桥梁监控,也称桥梁施工监控或桥梁施工控制。
在大跨径悬索桥、斜拉桥、拱桥和连续刚构桥的平衡悬臂浇筑施工中,其后一块件是通过预应力筋及砼与前一块件相接而成,因此,每一施工阶段都是密切相关的。
为使结构达到或接近设计的几何线形和受力状态,施工各阶段需对结构的几何位置和受力状态进行监测,根据测试值对下一阶段控制变量进行预测和制定调整方案,实现对结构施工控制。
由于建桥材料的特性、施工误差等是随机变化的,因而施工条件不可能是理想状态。
因此,决定上部结构每一待浇块件的预拱度具有头等的重要性。
虽然可采用各种施工计算方法算出各施工阶段的预抛高值、位移值、挠度,但当按这些理论值进行施工时,结构的实际变形却未必能达到预期的结果。
这主要是由于设计时所采用的诸如材料的弹性模量、构件自重、砼的收缩徐变系数、施工临时荷载的条件等设计参数,与实际工程中所表现出来的参数不完全一致而引起的;或者是由于施工中的立模误差、测量误差、观测误差、悬拼梁段的预制误差等;或者两者兼而有之。
这种偏差随着悬臂的不断加伸,逐渐累积,如不加以有效的控制和调整,主梁标高最终将显著地偏离设计目标,造成合龙困难,并影响成桥后的内力和线形。
所以,桥梁施工监控就是一个施工→量测→识别→修正→预告→施工的循环过程。
其最基本的目的是确保施工中结构的安全,保证结构的外形和内力在规定的误差范围之内符合设计要求。
第二节桥梁施工监控监控的主要内容桥梁施工监控的内容主要包括成桥理想状态确定,理想施工状态确定和施工适时控制分析。
成桥理想状态是指在恒载作用下,结构达到设计线形和理想受力状态;施工理想状态以成桥理想状态为初始条件,按实际施工相逆的步骤,逐步拆去每一个施工项对结构的影响,从而确定结构在施工各阶段的状态参数(轴线高程和应力),一般由倒退分析法确定;施工适时控制是在施工时,根据施工理想状态,按一定的准则调整,通过对影响结构变形和内力主要设计参数的识别进行修正,使结构性能、内力达到目标状态。
桥梁施工监控综述作为人类基础设施的重要组成部分,桥梁的建造和维护是非常重要的,而一个好的桥梁施工监控方案则是确保桥梁建设质量的重要保障。
在现代化的社会发展中,桥梁施工监控已经逐步发展成为了一门较为成熟的技术,在桥梁建设中起到了非常重要的作用。
本文将从桥梁施工监控的基本概念、现状和发展趋势等方面进行综述。
1. 桥梁施工监控的概念桥梁施工监控是指通过各种监控手段对桥梁的施工过程进行全面的监控和管理,以保证施工质量和工期的顺利进行。
桥梁施工监控的目的是为了做好桥梁施工的质量管理和安全管理,保证桥梁的安全运行,同时也为后续的养护工作提供一定的基础。
2. 桥梁施工监控的现状在桥梁施工监控领域,我国已经发展出了相对成熟的技术和管理体系,主要体现在以下几个方面:(1)监测手段的丰富。
GPS、全站仪、激光测距仪、倾角仪等监测设备的使用,使得施工监控的数据收集更加全面和准确。
(2)数据处理和分析能力的提升。
采用计算机等高效处理工具,针对监控数据进行数据挖掘和分析,可以有效地识别和预测施工过程中的安全隐患和质量问题。
(3)现场管理的规范化。
通过制度化的管理体系和规范化的操作程序,监理人员可以有效地监督和管理施工人员的行为,保证施工的规范性和质量。
3. 桥梁施工监控的发展趋势目前,随着互联网、大数据等技术的快速发展,桥梁施工监控也开始呈现出一些新的发展趋势:(1)智能化水平的提高。
基于互联网、大数据、云计算等技术的应用逐步渗透到桥梁施工监控领域,施工监控系统将会更加精细、高效、智能化。
(2)跨部门协同和联合作战。
政府、设计单位、监理单位、施工单位等各部门需加强协调和沟通,形成联合监管进行桥梁施工监控,提升施工管理和质量。
(3)数据安全和隐私保护的加强。
随着大数据的广泛应用,涉及到个人隐私的信息保护问题,应引起高度重视,加强数据管理和安全防护措施。
4. 结语桥梁施工监控是桥梁建设的重要保障,是保证桥梁质量的核心手段之一。
基于光纤传感技术的智能化桥梁监测系统设计与研究随着城市化进程的不断推进,越来越多的桥梁被建造起来,承担着交通运输、社会经济发展的重任。
同时,桥梁的安全问题也备受关注。
在桥梁建设和维护管理中,传统的监测手段存在着许多不足,例如实时性差、精度不高、监测点数量有限等缺点。
基于光纤传感技术的智能化桥梁监测系统因此应运而生,该系统具有实时性好、监测点数量多、精度高等优点。
一、光纤传感技术在桥梁监测中的应用现状目前,光纤传感技术已经广泛应用于桥梁的监测中。
它采用光纤作为感应元件,利用光学传感技术实现对桥梁的监测。
在桥梁监测中,光纤传感技术可以监测桥梁的位移、振动、温度等参数,在实现桥梁安全监测的同时,也可以为桥梁的建设和维护提供支持。
二、基于光纤传感技术的智能化桥梁监测系统的设计与研究1.技术原理该系统采用光纤传感技术,将光纤传感器固定在桥梁结构中,实现对桥梁结构各点的监测。
光纤传感器采用光学回波法,可以实现多点同时监测。
光纤传感器将监测点的光信号通过光电转换器转换成电信号,并通过传输装置传输到数据处理中心。
数据处理中心根据收集到的数据进行实时处理和分析,通过相关指标对桥梁进行评估。
2.技术特点该系统具有以下几个优点:第一,传感点数量多。
光纤传感器可以实现多点同时监测,可以提供更丰富的监测信息。
第二,实时性好。
该系统采用实时监测技术,可以实现对桥梁的实时监测和分析,提高监测的效率。
第三,精度高。
该系统采用高精度的传感技术,可以实现对桥梁结构的精细化监测,提高监测的精度和准确性。
3.技术应用该系统广泛应用于桥梁的监测和评估中。
它可以实现对桥梁的位移、振动、温度等参数的监测,为桥梁的安全评估提供支持。
同时,该系统也可以用于桥梁的建设和维护中,实现预测性维护,提高桥梁的使用寿命。
三、结语基于光纤传感技术的智能化桥梁监测系统是桥梁安全监测领域的一项重要技术。
该系统具有传感点数量多、实时性、精度高等优点,可以为桥梁的建设和维护提供支持。
光纤传感器在桥梁施工监测中应用作者:赵艳峰张焕涛来源:《城市建设理论研究》2013年第16期摘要:介绍了光纤光栅应变传感器和测量混凝土内部应变的原理。
基于实际桥墩盖梁的施工过程,通过理论值与实测值的分析,验证了光纤光栅传感器在桥梁施工监控中具有良好的可靠性。
关键词:光纤光栅桥梁监测应变中图分类号: TU997 文献标识码: A 文章编号:一般在桥梁施工监测中常用传感器为振弦传感器、金属应变片等,随着科技的技术光纤传感器越来越受到人们的关注,与传统的传感器相比其具有测量精度高、动态范围大、频带宽并可实现绝对测量以及抗电磁干扰、耐腐蚀的特点。
本文基于城市高架桥盖梁的施工过程,在其典型受力位置埋入光纤光栅应力和温度传感器,对其各典型施工阶段进行理论应力和实测应力的对比分析。
光纤光栅传感技术光纤是光导纤维的简称,一般由纤芯、包层、涂覆层构成,是一种多层介质结构的圆柱体光学纤维。
纤芯和包层为光纤结构的主体,其主要材料是二氧化硅,对光波的传播起着决定性作用,纤芯的折射率比包层的折射率稍大,但满足一定的入射条件时,光波就沿着纤芯向前传播。
光栅传感器满足Bragg条件(光波的耦合模理论),也即光纤光栅的中心波长与有效折射率和光栅周期满足下式:可见,光纤光栅的反射波长主要和光栅周期和有效折射率有关,当光纤光栅感受到外界环境温度变化或应变变化时,不仅会引起光栅周期的变化,而且还会引起有效折射率的变化,从而引起反射光波长的偏移,这就是光纤光栅传感的基本原理。
对于光纤光栅而言,有效折射率的变化主要由弹光效应和热光效应引起,光栅周期的变化主要由热膨胀效应和外界的应变引起。
但对于成品的传感器中,弹光效应和热光效应为光纤光栅的特性,可以通过实验进行标定,最后转换成成品中给出了传感器的应变灵敏系数和温度灵敏系数。
光纤光栅埋入与盖梁施工直立式大悬臂盖梁结构,墩柱尺寸为1.8m*2.0m;盖梁整体形式为T型,悬臂长度为6.6m,根部高度为2.2m,端部高度1.2m。
安徽建筑中图分类号:TU767文献标识码:A文章编号:1007-7359(2024)1-0177-02DOI:10.16330/ki.1007-7359.2024.1.0650引言目前,我国幕墙的生产和消费水平已逐步提高,但在长时间的外力负荷、温度变化、阳光照射下,幕墙的使用寿命大大缩短。
且由于降雨等因素的影响,现有的结构支撑松动,结构胶粘剂老化,连接器安全性能下降,严重制约着幕墙的安全性。
幕墙质量问题日益凸显,已成为建筑安全的“定时炸弹”。
因此,提高建筑玻璃幕墙安全性可有效降低幕墙坠落风险。
光纤传感技术是20世纪70年代中期开发的新技术[4],光纤传感器是一种将光纤传感技术应用于建筑结构变形监测领域的传感器,与传统传感器相比,它具有高灵敏度、耐腐蚀性、抗电磁干扰,并且可以实现温度、应变和其他参数的长期和分布式测量。
但目前较少研究光纤传感技术监测建筑幕墙变形。
因此将光纤传感技术用于建筑幕墙变形监测与分析,可有效提高建筑幕墙的安全性能。
基于此,本文提出的光纤传感模型是根据多年的实际工作经验,建立的一种基于光纤传感器的传感器模型,以影响因子作为输入,并以玻璃幕墙稳定结果为输出,对其稳定性进行研究,研究结果可为玻璃幕墙的检测提供理论参考。
1玻璃幕墙临界频率确定以建筑玻璃幕墙为研究对象,基于影响玻璃幕墙安全状态的主要因素,对不同材料的力学性能进行了研究。
本文在对固有频率约束的基础上,建立了以固有频率为基础的抗震评估体系。
同时,幕墙玻璃的横截面比其厚壁大得多,是一种经典的薄板结构,其动态特性可用薄钢板理论进行计算。
2玻璃幕墙临界频率的测定2.1输入信号的正向传播来自光纤传感输入层的信息,通过光纤传感传输到光纤传感的隐藏层。
到达隐藏层光纤传感的信息由隐藏层的光纤传感功能处理,然后通过光纤传感传输到输出层中。
如果由隐藏层光纤传感处理的结果满足误差要求,则通过输出层输出。
2.2错误反馈处理在光纤传感器中,误差是指实际输出与期望输出的差值。
基于光纤光栅的基坑施工监测施工工法基于光纤光栅的基坑施工监测施工工法一、前言基坑工程是城市建设中常见的工程类型之一,为了保证基坑工程的安全和稳定,需要进行全面的监测工作。
基于光纤光栅技术的基坑施工监测工法,通过布设光纤光栅传感器,能够实时、连续、动态地监测基坑周边环境的变化,为施工期间的安全管理提供了有效的手段。
二、工法特点1. 实时监测:通过光纤光栅传感器,能够实时地监测基坑周边土体的变形情况,以及水平和竖向的应力变化。
2. 高灵敏度:光纤光栅传感器具有高灵敏度和高分辨率的特点,能够检测到微小的位移变化。
3. 连续监测:光纤光栅传感器能够对基坑周边的土体运动进行连续监测,实现对施工过程中地下水位、土体潜力及应力变化等情况的全面了解。
4. 大范围监测:光纤光栅传感器可以布设在较大范围内进行监测,能够全面覆盖基坑工程的施工区域。
5. 可视化操作:监测结果可以通过计算机系统进行可视化和自动化处理,方便施工管理人员进行实时分析和判断。
三、适应范围基于光纤光栅的基坑施工监测施工工法适用于各类基坑工程,特别是对于地质条件较复杂、周边环境变化频繁的基坑工程具有较高的适应性。
四、工艺原理光纤光栅传感器通过敷设在基坑周边的光纤光栅网络,在施工过程中监测环境的变化情况。
光纤光栅传感器通过对光纤中信号的反射和衍射特性的分析,可以实时测量周边环境的变形和变化情况。
同时,通过采集传感器监测到的数据,可以实时分析和判断施工过程中的安全状态。
五、施工工艺1. 布设光纤光栅传感器:根据基坑工程的具体情况,合理规划光纤光栅的布设方式和位置,确保能够全面监测基坑周边土体的变化情况。
2. 连接传感器与监测系统:将传感器与监测系统进行连接,确保传感器能够正常工作,并能够实时将数据传输到监测系统中。
3. 数据采集和处理:监测系统对传感器采集到的数据进行实时处理和分析,生成监测报告和预警信息,并可以通过计算机系统进行可视化显示。
六、劳动组织根据基坑工程的规模和复杂性,需要合理组织人力资源,确保施工过程中的监测工作得到有效执行和监控。
(建筑工程管理)基于光纤光栅传感技术的桥梁施工
监控
基于光纤光栅传感技术的桥梁施工监控
壹、引言
顶推法是近年来发展迅速的大型桥梁施工工艺,过去由于缺少先进的测量手段,国内于桥梁顶推施工时,往往采用经纬仪或全站仪进行人工监测,效率低、速度慢、精度差,实际效果很不理想,难以保证施工安全和桥梁宏观质量。
工业发达国家壹般均要求对顶推施工过程进行自动监控。
随着交通事业的快速发展,我国对桥梁顶推过程自动监控也越来越重视,2004年,交通部西部交通建设科技项目招标中就有墩梁受力变形安全控制的内容。
传统的机电类传感器于抗干扰、耐潮湿、持久稳定等方面的性能已经不能适应桥梁顶推施工监控的复杂要求和施工现场的恶劣环境。
因此,研究光纤光栅传感技术于桥梁施工监控中的应用是工程实践的紧迫要求。
测试系统要求测量应变的范围为±1000x10-6,应变的分辨力为±1x10-6。
为了快速组建智能化的施工监控系统,将系统构建于目前逐渐成为测控领域主流技术的虚拟仪器平台上,充分利用现代信息技术的优势,于同壹个系统中,集成光纤光栅传感解调和顶推施工过程监控。
二、光纤光栅传感器结构原理
光纤光栅传感器是二十世纪末才发展起来的壹种新型光纤传感器,它采用波长调制,因此,克服了传统的光强型和干涉型光纤传感器测量精度受光纤弯曲和连接损耗影响、相位测量模糊等缺陷。
光纤光栅传感器的原理如图1所示。
利用光纤材料的光敏性,通过紫外激光于光纤纤芯上刻写壹段光栅,当光源发出的连续宽带光li通过传输光纤射人时,于光栅处有选择的反射回壹个窄带光lr,其余宽带光lt继续透射过去,于下壹个具有不同中心波长的光纤光栅处进行反射,多个光纤光栅阵列形成光纤光栅传感网络。
各光纤光栅反射光的中心波长λ为
式中n为纤芯的有效折射率;Λ为纤芯折射率的调制周期。
目前,于结构变形和温度监测中,普遍采用周期Λ<1μm的短周期光纤光栅传感器,其反射波长人称为Bragg波长,这种传感器称为FBG传感器。
根据式(1),解调出反射光波长即能够寻址到FBG传感网络中每个传感器。
反射回来的窄带光的中心波长随着作用于FBG的温度和应变成线性变化,中心波长的变化量为式中ε为应变量;Δt为温度变化量,℃。
由式(2)可知,FBG反射光中心波长同时受温度和应变的影响,交叉敏感的问题是目前FBG应用研究的壹个热点,比较成熟的方法是采用同种温度环境下的FBG温度补偿传感器进行克服。
这样,也满足了很多场合下温度和应变同时测量的要求。
波长编码的解调是FBG传感器应用中的关键问题。
于各种波长解调技术中,可调谐F-P腔滤波法体积小、价格低、灵敏度高,是壹种很有工程实用价值的方法。
这种方法利用压电陶瓷驱动F-P腔长变化改变其透射光波长,当透射波长和FBG反射波长壹致时,光探测器检测到最大光强,此时,压电陶瓷的驱动电压即对应传感光栅波长。
2于虚拟仪器平台上开发光纤光栅传感网络
虚拟仪器技术是微计算机技术应用于测控领域的优秀成果,自20世纪80年代以来,随着世界范围内采用虚拟仪器开发的工程和科研成功实例大量涌现,虚拟仪器已经逐步成为测控领域的主流技术。
虚拟仪器技术能够采用基本相同的硬件结构完成测控系统的通用任务,由用户通过修改软件来定制仪器的具体功能。
目前,最流行的虚拟仪器软件开发环境LabVIEW采用高效率的图形编程语言,提供了几乎所有经典信号处理的函数和大量高级信号分析工具;LabVIEW程序非常容易和各种数据采集硬件集成,极大地方便了测控系统的开发;LabVIEW本身提供了壹种叫做Datasocket的网络技术,能够非常方便灵活地和Internet和Intranet连接,实现测控系统信息共享;LabVIEW能够快速的和SQL-Server等大型数据库链接,便于测试数据存储和管理;由于虚拟仪器于信号的分析、处理、显示、存储和传输等方面的巨大优势,极大地强化了FBG传感网络的功能。
FBG传感器和虚拟仪器相结合,丰富了虚拟仪器的硬件结构类型。
基于FBG传感网络的虚拟仪器结构如图2所示。
数据采集卡采用NI-4472多通道同步卡,它不仅能保持参考光和FBG反射光的正确相位关系,而且,内部带有抗混滤波器和高达24位的分辨力,能够实现精密的测量;每通道200k的采用率足够满足应变和温度的测试速度要求。
数据采集卡将对应FBG波长的电信号进行A/D转换,经过LabVIEW软件转换为波长值。
根据参考光信息解算出的FBG波长变化,和被测
量的应变和温度信号直接有线性的对应关系。
于虚拟仪器平台上得到被测量物理量的实际值以后进行信号的进壹步分析处理,开发符合工程要求的应用系统。
三、桥墩变形监测系统
顶推法施工过程是沿桥轴线方向的桥台后分段预制混凝土梁段,用纵向预应力筋连成整体,用液压顶推设备沿桥墩顶面逐段顶出去,再于空出的制梁台座上继续下壹梁段浇注,依次顶推到桥梁的另壹端以完成桥面的施工。
由于梁的自重很大,使桥墩顶端和梁之间开始发生相对运动的瞬间产生较大的摩擦力。
桥墩于这个摩擦力的作用下将沿梁移动的方向产生水平位移,导致桥墩的弯曲变形。
将桥墩简化为壹个悬臂梁结构,如图3所示。
桥墩受力简图如图4所示,于距离固定端xε,的位置安装FBG传感器,测量此处应变ε。
根据材料力学理论
式中e为桥墩上距离基础xε处的应变;σ为桥墩上距离基础xε处的应力,Pa;E为混凝土的弹性模量,Pa;M为桥墩承受的弯矩,N·m;F为墩顶受到的摩擦力,N;W为桥墩的抗弯截面模量,m3。
由式(3),能够得到墩顶受到的摩擦力
将式(4)代人悬臂梁的挠曲线方程
式中y为桥墩任意壹点的挠度,m;x为求挠度的截面和固定端的距离m;I为桥墩的截面惯性矩,m4;l为桥墩的高度,m。
根据式(5)能够描绘出桥墩的变形曲线,且且,能够得到墩顶的水平位移
依式(6),根据测量到的应变值、应变传感器的安装位置和桥墩的几何尺寸,就能够实时监测墩顶的水平位移。
应变测量范围是FBG传感器设计的壹个重要问题。
壹座高速公路高架桥的桥墩设计最大偏转角为±30',由此且根据桥墩几何尺寸和式(6)计算得到被监测的参数范围如表1。
对于锗硅光纤应变传感器,应变值ε和中心波长漂移Δλ、中心波长λ的关系为
即应变值为10-6时产生的中心波长漂移为1.2pm。
目前,FBG传感器普遍采用1520~1570nm的波长范围,如果壹路光纤布设10个传感器,它们的中心频率间隔为5nm,测量应变范围约为±2000x10-6,于此量程范围内反射光谱不会重叠。
为了检验系统性能,将各FBG传感器安装于弹性变形构件上进行测试,得到表2的实验数据。
桥墩位移监测系统以工业控制计算机为核心,于计算机PCI总线插槽安装俩块数据采集卡,壹块采集FBG 传感器信号,另壹块采集顶推油压信号,输出报警信号和顶推控制信k号。
采用码分多址(codedivisionmultipleaccess,CD-MA)无线网卡通过移动公网接人Internet实现远程监控。
桥墩位移监控系统软件由数据采集和处理、桥墩挠曲线绘制、数据传输和记录、方案打印、控制信号输出和错误事件处理等模块组成。
四、结论
根据桥梁施工监控系统的实际需求,对光纤光栅传感网络进行测试,传感器的量程和分辨力均满足设计要求;能够进行45km之上的远距离测量,于复杂恶劣的环境下,具有极好的稳定性和可靠性。
于虚拟仪器平台上构建FBG传感网络,具有良好的扩展性和可移植性,根据不同的施工环境、工艺要求和桥梁结构,只需要大约相当于修改程序流程图的工作量,就能够快速组建新的监控系统。
通过研究高架桥顶推施工监测的实例,FBG传感技术和虚拟仪器相结合将对保证桥梁施工安全和提高桥梁质量发挥重要作用。