一、光纖光柵技術(shù)特點(diǎn)

光纖光柵是一種通過紫外激光在光纖纖芯內(nèi)形成周期性折射率調(diào)制結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳感器，具有多項(xiàng)突出優(yōu)勢。首先，其測量精度極高，應(yīng)變分辨率可達(dá)1微應(yīng)變，溫度測量精度達(dá)±0.1℃。其次，抗電磁干擾能力極強(qiáng)，特別適合在變電站、地鐵等強(qiáng)電磁環(huán)境中使用。再者，采用石英玻璃材料制成，耐腐蝕性能優(yōu)異，使用壽命可達(dá)20年以上。此外，單根光纖可串聯(lián)多個光柵，實(shí)現(xiàn)分布式測量，大大提升了監(jiān)測效率。這些特性使其成為土木工程長期監(jiān)測的理想選擇。

 二、主要應(yīng)用場景

在橋梁工程中，光纖光柵被廣泛應(yīng)用于關(guān)鍵部位的應(yīng)變監(jiān)測，如主梁、墩臺和拉索等，可實(shí)時監(jiān)測車輛荷載和風(fēng)荷載引起的應(yīng)力變化。同時，通過動態(tài)監(jiān)測橋梁振動頻率，能夠有效評估結(jié)構(gòu)剛度退化情況。許多大型橋梁如香港青馬大橋、蘇通長江大橋等都采用了該技術(shù)進(jìn)行長期健康監(jiān)測。

隧道與地下工程監(jiān)測是另一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。通過在隧道襯砌內(nèi)預(yù)埋光纖光柵傳感器，可以準(zhǔn)確監(jiān)測圍巖壓力引起的應(yīng)變變化，及時預(yù)警可能的坍塌風(fēng)險。在軟土地基或地鐵隧道中布置傳感器網(wǎng)絡(luò)，則能實(shí)時監(jiān)測不均勻沉降情況。深圳地鐵等工程實(shí)踐證明了該技術(shù)的可靠性。

在建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測方面，光纖光柵既能用于高層建筑的風(fēng)振和地震響應(yīng)監(jiān)測，也適用于大跨度空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中分析。北京大興國際機(jī)場的鋼屋蓋監(jiān)測、上海中心大廈的超高層風(fēng)振監(jiān)測都是典型應(yīng)用案例。

邊坡與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中，將光纖光柵傳感器植入錨桿或土體，可精確捕捉滑移帶的應(yīng)變變化，為滑坡預(yù)警提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。三峽庫區(qū)邊坡和高速公路邊坡監(jiān)測項(xiàng)目都取得了良好效果。

對于混凝土結(jié)構(gòu)，光纖光柵既能監(jiān)測大體積混凝土澆筑時的水化熱溫度場，預(yù)防溫度裂縫產(chǎn)生，又能通過與銹蝕敏感材料結(jié)合，間接檢測鋼筋銹蝕膨脹情況，在水電站大壩和核電站安全殼等工程中發(fā)揮著重要作用。