摘 要:拉索是斜拉橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件,一旦有部分拉索發(fā)生損傷而喪失承載能力,將對(duì)整個(gè)橋梁產(chǎn)生重大影響,甚至可能導(dǎo)致整座橋梁垮塌,因此研究拉索的損傷檢測(cè)和監(jiān)測(cè)技術(shù)意義重大。介紹了幾種斜拉橋拉索損傷檢測(cè)和監(jiān)測(cè)方法,包括人工目測(cè)法,射線檢測(cè)法,模態(tài)測(cè)試法等。簡(jiǎn)述了每種拉索損傷檢測(cè)方法的基本原理,簡(jiǎn)要回顧了每種方法的主要研究進(jìn)展,并作了簡(jiǎn)要的評(píng)述。
關(guān)鍵詞:損傷檢測(cè) 斜拉橋 拉索 健康監(jiān)測(cè)
重大工程結(jié)構(gòu)如大型橋梁、超高層建筑、大型水壩、大型隧道以及核電工程設(shè)施等,它們是社會(huì)財(cái)富的重要組成部分,社會(huì)的正常運(yùn)行對(duì)這些結(jié)構(gòu)的依賴越來(lái)越強(qiáng)。結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程中,要承受荷載作用(如車輛、設(shè)備、水壓、風(fēng)、地震或爆炸等)和環(huán)境的侵蝕(如混凝土碳化、鋼材銹蝕、冰凍、溫差等),這些因素將不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷。如果關(guān)鍵受力構(gòu)件損傷積累到一定程度而沒(méi)被發(fā)現(xiàn),那么損傷將會(huì)迅速擴(kuò)展,進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的垮塌。近幾十年,由于未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)垮塌的事故很多,其中橋梁垮塌事故也不少,如1967年西弗吉尼亞州的Silver橋垮塌,1996年廣東韶關(guān)特大橋梁坍塌,1999年重慶市綦江縣的彩虹橋倒塌等。因此,我們需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)常性檢測(cè)或長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,避免出現(xiàn)重大安全事故。
斜拉橋是我國(guó)大跨徑橋梁中最常見的橋型之一。到目前為止,我國(guó)已建成各種類型的斜拉橋100多座。世界10大著名斜拉橋中我國(guó)占8座,尤其是蘇通長(zhǎng)江大橋主跨1 088 m,為世界斜拉橋第一跨。因而,對(duì)斜拉橋進(jìn)行損傷檢測(cè)或健康監(jiān)測(cè),保證斜拉橋在其設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)正常運(yùn)營(yíng)已經(jīng)成為了不可回避的課題。拉索是斜拉橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件,一旦有部分拉索發(fā)生損傷而喪失承載能力,將對(duì)整個(gè)橋梁產(chǎn)生重大影響,甚至可能導(dǎo)致整座橋梁垮塌。因此,對(duì)拉索進(jìn)行損傷診斷研究具有重要的意義。
1 斜拉橋拉索損傷檢測(cè)及監(jiān)測(cè)方法
目前,對(duì)拉索進(jìn)行損傷檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的方法很多,有人工目測(cè)法,射線檢測(cè)法,磁漏檢測(cè)法,磁致伸縮導(dǎo)波檢測(cè)法,索力檢測(cè)法,聲發(fā)射監(jiān)測(cè)法,模態(tài)測(cè)試法和光纖布拉格光柵傳感器監(jiān)測(cè)法等,以上方法各有優(yōu)缺點(diǎn),且某些方法還有待深入研究。
1.1 人工目測(cè)法
早期,人們對(duì)斜拉橋拉索的檢測(cè)主要采取人工目測(cè)法,主要檢查內(nèi)容有:觀察斜拉索護(hù)層的外觀是否有破損或開裂,然后根據(jù)實(shí)際情況決定是否要打開護(hù)層,進(jìn)一步檢查拉索索體是否有斷絲和銹蝕的狀況;檢查錨固端和緊固件有無(wú)松脫、變形或銹蝕等情況。檢測(cè)人員利用目測(cè)法對(duì)拉索進(jìn)行檢測(cè)時(shí),要用設(shè)備將檢測(cè)人員送到高空,效率低、存在高空墜落的危險(xiǎn)、檢測(cè)成本高。
檢測(cè)人員也在橋面上通過(guò)高分辨率的望遠(yuǎn)鏡對(duì)拉索表面進(jìn)行觀察,判斷拉索安全狀況。該方法成本較低,但檢測(cè)效率低,精度較差,只能作為輔助檢測(cè)手段[1]。
近年來(lái),人們開始研究拉索檢測(cè)機(jī)器人,利用機(jī)器人攜帶攝像頭對(duì)拉索損傷狀況進(jìn)行檢測(cè),效率較高,成本較低。但該方法也只能對(duì)拉索外部護(hù)層進(jìn)行檢測(cè),不能檢測(cè)出內(nèi)部斷絲和腐蝕情況。
1.2 射線檢測(cè)法
射線檢測(cè)在日常生產(chǎn)生活中已經(jīng)有著非常廣泛的應(yīng)用,如質(zhì)量檢測(cè)(鑄造焊接、工藝缺陷檢測(cè))、測(cè)量厚度、物品檢查(機(jī)場(chǎng)、車站、海關(guān)檢查)等。放射線法也可以對(duì)拉索的內(nèi)部損傷和缺陷進(jìn)行檢測(cè),工程檢測(cè)中應(yīng)用的射線主要有兩種:X射線和γ射線。X射線的檢測(cè)原理是:當(dāng)X射線穿過(guò)拉索時(shí),如果拉索局部區(qū)域存在缺陷,它將改變拉索對(duì)射線的衰減,引起透射射線強(qiáng)度的變化,通過(guò)檢測(cè)透射線強(qiáng)度,就可以確定拉索中是否存在損傷以及損傷的位置、大小。
早在20世紀(jì)80年代,國(guó)外已經(jīng)采用射線檢測(cè)拉索的錨固區(qū),但該方法檢測(cè)成本高、耗時(shí)長(zhǎng),因而未被廣泛采用[2]。2004年,Telang 等[3]采用X射線對(duì)拉索進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn),結(jié)果表明,X射線能檢測(cè)到拉索中所有的缺陷,但是拉索內(nèi)部材質(zhì)較為復(fù)雜,圖像解釋起來(lái)非常困難。 應(yīng)用射線檢測(cè)法拉索檢測(cè),能夠檢測(cè)到拉索錨固區(qū)和索體的全部?jī)?nèi)部缺陷,但由于射線檢測(cè)法存在圖像解釋困難,檢測(cè)效率低,造價(jià)高,輻射污染的問(wèn)題,因此在未取得進(jìn)一步研究進(jìn)展之前,并不適合將之大規(guī)模應(yīng)用于橋梁拉索損傷檢測(cè)。
1.3 磁漏檢測(cè)法
磁漏檢測(cè)法是無(wú)損檢測(cè)技術(shù),它是通過(guò)檢測(cè)被磁化的斜拉索表面泄露出的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)判定缺陷的大小。磁漏檢測(cè)法的原理:利用由銜鐵和永久磁鐵組成的磁化器將索體磁化至飽和狀態(tài),拉索內(nèi)部斷絲、腐蝕等缺陷處會(huì)形成漏磁場(chǎng),沿拉索軸向利用磁敏感元件掃描獲取缺陷漏磁場(chǎng)信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拉索缺陷的檢測(cè)。
國(guó)外對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)的研究很早,早在1933年,Zuschlug就提出了磁敏傳感器測(cè)量漏磁場(chǎng)的思想,20世紀(jì)60~20世紀(jì)70年代,美國(guó)、英國(guó)已經(jīng)開始應(yīng)用磁漏監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)管材進(jìn)行了損傷檢測(cè)[4]。我國(guó)從20世紀(jì)90年代初才開始對(duì)漏磁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究,也取得了一些成果。 就拉索損傷檢測(cè)方面而言,賁安然等[5]通過(guò)建立三維有限元模型,研究了拉索斷口寬度、缺陷埋藏深度等參數(shù)對(duì)漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響,得到了漏磁場(chǎng)強(qiáng)度隨上述參數(shù)的變化規(guī)律,從而為解釋拉索檢測(cè)信號(hào)和確定斷絲的數(shù)量提供依據(jù)。此外,賁安然等[6]還提出一種采用有限元法對(duì)拉索漏磁檢測(cè)磁化器的各參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法,并對(duì)按上述方法設(shè)計(jì)的磁化器進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,兩者結(jié)果完全相符。
由于拉索結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,拉索檢測(cè)與鋼絲繩檢測(cè)相比有直徑大,鋼絲與鋼絲之間存在較大空氣隙,外部包聚乙烯護(hù)套的特點(diǎn)。因此,磁化器要具有足夠強(qiáng)的磁化能力,檢測(cè)元件要有較大的提離距離。除此之外,上述特點(diǎn)還增加了檢測(cè)信號(hào)的解釋難度。
1.4 磁致伸縮導(dǎo)波檢測(cè)法
磁致伸縮效應(yīng)是指當(dāng)鐵磁性材料受外加磁場(chǎng)力作用時(shí),它的形狀和尺寸大小會(huì)發(fā)生變化的現(xiàn)象,或者鐵磁物體受到恒定磁場(chǎng)作用下,當(dāng)它的形狀和尺寸發(fā)生變化時(shí),瞬間會(huì)引起內(nèi)部磁場(chǎng)發(fā)生變化的現(xiàn)象。其中,前者為磁致伸縮正效應(yīng),又被稱為焦耳效應(yīng),是1842年由英國(guó)物理學(xué)家焦耳發(fā)現(xiàn)的[7]。后者為磁致伸縮逆效應(yīng),又被稱作維拉里效應(yīng),是1865年由意大利物理學(xué)家維拉里發(fā)現(xiàn)的[8]。磁致伸縮傳感器與被測(cè)拉索間是非接觸的,并且可以有一定提離距離,因此可以對(duì)有護(hù)套的拉索進(jìn)行損傷檢測(cè)。
目前,國(guó)內(nèi)外基于磁致伸縮效應(yīng)的導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要集中在磁致伸縮傳感器技術(shù)、導(dǎo)波信號(hào)處理、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究和儀器開發(fā)及其應(yīng)用等方面[9]。鄒易清等[10]對(duì)磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)在橋梁纜索損傷檢測(cè)的研究進(jìn)展進(jìn)行了全面地綜述。
1.5 索力監(jiān)測(cè)法
斜拉橋某拉索發(fā)生損傷會(huì)引起本身以及其他拉索索力的變化,因此我們可以通過(guò)測(cè)量索力來(lái)進(jìn)行拉索的健康監(jiān)測(cè)。目前索力的監(jiān)測(cè)方法有多種,如壓力傳感器測(cè)定法、頻率法、磁通量傳感器等。拉索自振頻率易于測(cè)定并且有足夠的精度,拉索的拉力通過(guò)弦振動(dòng)理論(T=4 m L2f2,其中f為拉索一階頻率,L為拉索長(zhǎng)度,m為單位長(zhǎng)度的質(zhì)量)計(jì)算得到,同時(shí)還要考慮拉索的剛度、垂度和邊界條件對(duì)索力計(jì)算的影響。磁通量傳感器是通過(guò)材料磁導(dǎo)率隨應(yīng)力變化規(guī)律的關(guān)系來(lái)計(jì)算索力,因此在使用前必須先獲得拉索相應(yīng)材質(zhì)應(yīng)力與磁導(dǎo)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。美國(guó)的Wang M.L[11-14]對(duì)磁通量傳感器進(jìn)行了較多研究,2004年以后國(guó)內(nèi)也陸續(xù)有學(xué)者對(duì)磁通量傳感器進(jìn)行了應(yīng)用研究。目前,磁通量傳感器已經(jīng)用于國(guó)內(nèi)的個(gè)別橋梁的拉索監(jiān)測(cè),如湛江海灣橋和宜賓長(zhǎng)江大橋斜[15]。
到目前,國(guó)內(nèi)很多學(xué)者研究拉索損傷對(duì)索力的影響。楊光琦[16]和楊亮亮[17]通過(guò)建立斜拉橋的有限元模型,研究了不同位置的拉索斷裂對(duì)斜拉索索力的影響。倪云龍[18]對(duì)蕪湖長(zhǎng)江大橋建立三維有限元模型,通過(guò)拉索面積折減來(lái)模擬拉索損傷,研究了拉索面積折減10%、30%、50%、100%的情況下斜拉索索力的變化規(guī)律。胡建[19]建立了黃河勝利橋有限元模型和黃河勝利橋1∶150的試驗(yàn)?zāi)P?,分析了不同位置拉索的損傷對(duì)其他拉索索力的影響。索力數(shù)據(jù)能夠在一定程度上判斷纜索是否完好,但是無(wú)法判斷纜索缺陷類型和缺陷位置等具體情況。
1.6 聲發(fā)射監(jiān)測(cè)法
聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)是一種被動(dòng)檢測(cè)技術(shù),能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)材料內(nèi)部狀態(tài)。聲發(fā)射的基本原理是:當(dāng)材料內(nèi)部發(fā)生損傷,會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)彈性波向四周擴(kuò)散傳播,損傷部位就是聲發(fā)射源。聲發(fā)射技術(shù)具有高靈敏性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。
20世紀(jì)90年代,國(guó)外開始進(jìn)行應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測(cè)拉索損傷的研究。Mohammad R[20]在實(shí)驗(yàn)室對(duì)吊桿和拉索的鋼絲斷裂進(jìn)行試驗(yàn)研究,將聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)與其他檢測(cè)方法進(jìn)行了比較,試驗(yàn)結(jié)果表明,聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)λ髦袉蝹€(gè)鋼絲斷裂進(jìn)行有效捕捉,并制作了一種可以置于索中的裝置,可以對(duì)鋼絲的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),為工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。Paulson PO[21]研究了應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)斜拉索和懸索橋主纜進(jìn)行長(zhǎng)期持續(xù)監(jiān)測(cè)的方法,結(jié)果表明,拉索斷絲損傷所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)具有能量高、頻帶寬和持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn),因此將斷絲信號(hào)與噪聲信號(hào)分離開來(lái)比較容易,從而利用聲發(fā)射技術(shù)能監(jiān)測(cè)拉索損傷全過(guò)程。
國(guó)內(nèi)也有一些學(xué)者應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行拉索損傷監(jiān)測(cè)的研究。丁穗坤[22]通過(guò)試驗(yàn)方法對(duì)拉索腐蝕損傷聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究,并且通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)限制聲發(fā)射技術(shù)最重要的因素―― 波型效應(yīng)進(jìn)行了深入地分析和研究。李冬生等[23]通過(guò)對(duì)鋼絞線進(jìn)行拉伸試驗(yàn),獲得了整個(gè)損傷過(guò)程的聲發(fā)射特征參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明:通過(guò)持續(xù)時(shí)間、計(jì)數(shù)、時(shí)間的相關(guān)點(diǎn)圖、幅值和能量來(lái)綜合表征損傷,不僅能對(duì)全過(guò)程損傷進(jìn)行跟蹤,而且還可以準(zhǔn)確找到斷絲位置以及判斷出斷絲信號(hào)和非斷絲信號(hào)。鄧揚(yáng)等[24]通過(guò)有限元軟件仿真獲得拉索損傷聲發(fā)射仿真信號(hào),運(yùn)用小波包分析技術(shù)對(duì)拉索損傷聲發(fā)射的仿真信號(hào)進(jìn)行了特征提取。結(jié)果表明:選取少數(shù)特征頻帶并選擇適當(dāng)小波包分解層次,小波包能量譜就能精確地反映聲發(fā)射信號(hào)的特征信息;基于小波包能量譜的特征參數(shù)對(duì)拉索損傷敏感,并可以在強(qiáng)噪聲下實(shí)現(xiàn)對(duì)拉索不同損傷類型的判別。李冬生等[25]對(duì)多齡期斜拉索進(jìn)行了疲勞損傷監(jiān)測(cè)試驗(yàn),運(yùn)用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)它的動(dòng)態(tài)損傷過(guò)程進(jìn)行了監(jiān)測(cè),獲得了斜拉索整個(gè)損傷過(guò)程的聲發(fā)射特征參數(shù),進(jìn)而得到了多齡期斜拉索疲勞損傷演化規(guī)律; 然后,對(duì)損傷過(guò)程各個(gè)階段聲發(fā)射波形進(jìn)行小波分析,得到特征波形,并運(yùn)用FFT分析其頻率分布范圍,進(jìn)一步分析了損傷的形成原因,實(shí)現(xiàn)了對(duì)多齡期斜拉索損傷聲發(fā)射源類型的確定。 1.7 模態(tài)測(cè)試法
模態(tài)是結(jié)構(gòu)的固有特性,結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)包括固有頻率、振型和阻尼。模態(tài)參數(shù)是結(jié)構(gòu)剛度、質(zhì)量等物理參量的函數(shù),當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時(shí),結(jié)構(gòu)的物理參量會(huì)發(fā)生改變,那么結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)也會(huì)隨之改變。因此,我們可以通過(guò)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的變化來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別。
張戌社等[26]通過(guò)數(shù)值仿真計(jì)算,探討了應(yīng)變模態(tài)法對(duì)于斜拉橋拉索的損傷識(shí)別能力,并且利用應(yīng)變模態(tài)差準(zhǔn)確地識(shí)別出了斜拉索損傷的位置。趙玲等[27]通過(guò)對(duì)潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋的數(shù)值模擬,提出了綜合運(yùn)用斜拉橋豎彎振型頻率變化、主梁模態(tài)曲率變化和拉索索力變化來(lái)識(shí)別拉索損傷位置的方法。譚冬梅等[28]以結(jié)構(gòu)損傷和完好狀況下的自振頻率歸一化的頻率差作為損傷標(biāo)識(shí)量,以此建立拉索損傷的模糊模式識(shí)別子集,再利用模糊模式識(shí)別方法對(duì)拉索損傷位置和程度進(jìn)行識(shí)別。楊杰等[29]對(duì)潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋斜拉橋進(jìn)行了520種工況的拉索損傷動(dòng)力計(jì)算,定義了歸一化固有頻率, 并且分別分析了拉索損傷位置和損傷程度對(duì)歸一化固有頻率的影響,并通過(guò)建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò), 分別采用不同工況組的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別, 對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證。董曉馬等[30]提出了基于柔度差矩陣斜拉橋拉索損傷識(shí)別方法,以潤(rùn)揚(yáng)大橋?yàn)樵囼?yàn)對(duì)象模擬4種不同的損傷工況驗(yàn)證該方法的適用性。張治國(guó)等[31]以模態(tài)頻率、位移振型模態(tài)、曲率模態(tài)3種指標(biāo)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù),建立9個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,對(duì)斜拉橋拉索損傷程度和損傷位置進(jìn)行損傷識(shí)別研究。鄭婷婷等[32]基于ANSYS有限元模型,采用RBF網(wǎng)絡(luò),模擬了斜拉索的損傷情況,以不同損傷程度下自振頻率和局部模態(tài)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練與測(cè)試輸入樣本,由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出來(lái)指示損傷位置和損傷程度,并與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別效果進(jìn)行比較。董曉馬等[33]提出了基于單元模態(tài)應(yīng)變能變化率斜拉橋拉索損傷識(shí)別的實(shí)用方法,并以國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)斜拉橋?yàn)樵囼?yàn)對(duì)象模擬3種不同的損傷工況情況,研究該方法的適用性。結(jié)果表明,單元模態(tài)應(yīng)變能變化率指標(biāo)對(duì)于單位置和多位置的損傷都有較好的效果。楊亮亮等[34]以某特大料拉橋?yàn)楣こ瘫尘?,該文以某特大料拉橋?yàn)楣こ瘫尘埃⒘藰蛄簞?dòng)力有限元計(jì)算模型。通過(guò)拉索有效面積的變化來(lái)模擬拉索的損傷,研究拉索不同程度和不同位置的損傷對(duì)斜拉橋動(dòng)力特性的影響。結(jié)果表明,斜拉橋拉索損傷對(duì)豎向彎曲振型影響較大,而對(duì)側(cè)向彎曲和扭轉(zhuǎn)振型的影響較小。長(zhǎng)拉索損傷對(duì)斜拉橋低階振型影響較大,短拉索則對(duì)斜拉橋高階振型的影響較大。趙翔[35]對(duì)潤(rùn)揚(yáng)大橋建立有限元模型,利用模態(tài)曲率進(jìn)行拉索的損傷識(shí)別。朱鴻雯[36]運(yùn)用樂(lè)音準(zhǔn)則法對(duì)斜拉橋進(jìn)行了損傷檢測(cè)研究,把頻率差作為拉索損傷檢測(cè)的指標(biāo),成功檢測(cè)出拉索的損傷。
1.8 布拉格光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)法
布拉格光纖光柵技術(shù)是通過(guò)對(duì)光柵布拉格波長(zhǎng)的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)溫度值和應(yīng)變值的絕對(duì)測(cè)量。拉索發(fā)生損傷會(huì)引起拉索應(yīng)變的變化,通過(guò)監(jiān)測(cè)光柵布拉格波長(zhǎng)的變化,我們能對(duì)拉索的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)定。布拉格光纖光柵傳感器具有測(cè)量線性度高,抗電磁干擾能力強(qiáng),傳感精度高,體積小,耐高溫等優(yōu)點(diǎn),適合斜拉橋拉索的健康監(jiān)測(cè)。應(yīng)用光纖光柵傳感器對(duì)斜拉橋拉索進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)有兩種形式,一種是直接在普通鋼拉索上粘貼裸光纖光柵,適合已有的橋梁拉索的健康監(jiān)測(cè),另一種是在鋼拉索中直接加入FRP-OFBG筋,適合新建斜拉橋拉索健康監(jiān)測(cè)。
1978年Hill制作了第一根光纖光柵, 直到20世紀(jì)90年代人們才逐漸認(rèn)識(shí)到光纖光柵傳感器的優(yōu)點(diǎn),并在土木工程中廣泛應(yīng)用。1999年以來(lái)我國(guó)對(duì)光纖光柵傳感器進(jìn)行了廣泛地研究和應(yīng)用。歐進(jìn)萍等[37-40]對(duì)布拉格光纖光柵傳感器的機(jī)理進(jìn)行研究,并且對(duì)應(yīng)用光纖光柵傳感器進(jìn)行拉索的健康監(jiān)測(cè)的若干技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地研究。張鵬等[41]提出了直接把FRP-OFBG筋或光纖光柵智能鋼絞線加入拉索中的辦法來(lái)測(cè)量鋼絞線拉應(yīng)變應(yīng)力,并對(duì)這種拉索進(jìn)行試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明該方法可行。莊勁松等[42]對(duì)泗陽(yáng)大橋工程中的光纖光柵智能拉索進(jìn)行了研究,解決了橋梁拉索適時(shí)智能檢測(cè)索力的問(wèn)題。王丹生等[43]介紹了布拉格光纖光柵傳感器在國(guó)內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的研究和應(yīng)用,探討了在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題,并對(duì)光纖光柵傳感器未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行展望。
2 結(jié)語(yǔ)
近年來(lái),斜拉橋拉索的安全性已經(jīng)引起了科研人員的高度重視,人們已經(jīng)從射線、磁性方法、超聲波、索力、聲發(fā)射、振動(dòng)測(cè)試和光纖光柵傳感器等多個(gè)角度對(duì)拉索的損傷監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)估進(jìn)行了深入地研究,已取得很多的科研成果,并且部分成果已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際工程。但有效的檢測(cè)或監(jiān)測(cè)技術(shù)尚不成熟,有些方法還停留在數(shù)值模擬或試驗(yàn)研究階段,要找到簡(jiǎn)便、快捷且有效的手段來(lái)解決拉索損傷診斷的問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究。