在大量的基础设施中,特别是公路、铁路、地铁等行业,桥梁隧道众多,如果没有一套完整的科学的健康监测技术来帮助维护人员来分析,以便判断安全隐患,那安全问题是非常严峻的。因此为了确保建筑结构安全,对桥梁、隧道、大坝、钢结构建筑、矿井、边坡以及其他大型土木工程均也有必要实施健康监测。
健康监测一直是世界土木工程界的难题,健康监测的目的是对新建和已建的结构物进行测量、探伤和评估,对可能出现的险情及时进行预警;为结构健康状态的正确分析评价、预测预报及治理维护提供可靠的基础性数据,为决策部门制定相应的防灾减灾对策提供科学依据;过去由于技术的不成熟,人们很难通过有效手段来对它们进行健康监测,一般情况下仅通过人为的观察并凭着一些经验来判断土木结构的安全状态,因此具有很大的随意性和不科学性。
传统监测技术有很大的局限性,主要体现在以下几个方面:
1、传统技术多为检测技术而非监测技术,实时、并行和自动化监测程度不高,速度慢,精度差,效率低,对温度、湿度、电磁场和其它环境因素敏感。
2、缺少长距离和大面积的监测技术,对于长距离桥梁、隧道要监测的点比较多,对这钟长距离和大面积的监测对象,传统的检测和监测技术和方法一般无能为力;
3、监测系统的集成化程度不高:各种检测和监测技术自成体系、彼此独立,现场监测、数据处理和分析评价系统等环节间集成化程度不高,影响监测效果。
因此,传统的监测手段弊端明显,结构变形的常规检测和监测技术的不足,严重地阻碍了人们对结构变形机理和规律的认识,影响了人们在工程灾害防治和工程管理中的正确判断和相关措施的实施,因此,十分需要改进目前的监测的技术,应用新的理论和方法,弥补上述的不足。
二.光纤光栅智能健康监测系统
光纤光栅传感技术是一种新型的光传感技术,它是利用光栅的波长与温度、应力在一定范围内成线性关系的变化来做成各类传感器。光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、高精度、高灵敏度、防水、抗腐蚀、耐久性长等特点,传感器体积小、重量轻,便于铺设安装,将其植入监测对象中不存在匹配的问题,对监测对象的性能和力学参数等影响较小,适合大面积、长距离,多种类的综合性的实时在线监测,是一种先进的结构健康监测技术。
结构健康监测系统简图如下:
探测器安装实图如下: