光纖光柵（Fiber Bragg Grating, FBG）類產(chǎn)品在橋梁工程中的應(yīng)用代表了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的重要發(fā)展方向。作為一種先進(jìn)的光學(xué)傳感技術(shù)，F(xiàn)BG憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，正在橋梁全生命周期管理中發(fā)揮著越來越重要的作用。

在橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測方面，F(xiàn)BG傳感器主要應(yīng)用于幾個關(guān)鍵部位。對于主梁結(jié)構(gòu)，通過在混凝土箱梁或鋼梁內(nèi)部預(yù)埋或表面粘貼FBG傳感器，可以實(shí)時監(jiān)測車輛荷載、溫度變化等因素引起的應(yīng)變分布。這種監(jiān)測對于發(fā)現(xiàn)潛在的應(yīng)力集中區(qū)域尤為重要。在索承式橋梁中，F(xiàn)BG被廣泛應(yīng)用于拉索或吊桿的受力監(jiān)測，通過精確測量索力變化來評估結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)。對于橋墩和支座部位，F(xiàn)BG傳感器能夠監(jiān)測不均勻沉降和位移變化，為橋梁的穩(wěn)定性評估提供重要依據(jù)。

FBG技術(shù)在橋梁監(jiān)測中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在四個方面。首先是測量精度高，能夠檢測到1微應(yīng)變的微小變化，滿足橋梁監(jiān)測的精度要求。其次是抗干擾能力強(qiáng)，不受電磁環(huán)境影響，特別適合在高壓輸電線附近的橋梁使用。第三是耐久性好，采用全光纖結(jié)構(gòu)，能夠抵抗潮濕、腐蝕等惡劣環(huán)境的影響。最后是分布式測量能力，單根光纖可以串聯(lián)數(shù)十個傳感器，大大簡化了布線難度。

在具體應(yīng)用場景上，F(xiàn)BG系統(tǒng)可以完成多項(xiàng)重要監(jiān)測任務(wù)。長期健康監(jiān)測是最主要的應(yīng)用，通過在橋梁關(guān)鍵部位布置傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)狀態(tài)的持續(xù)跟蹤。荷載試驗(yàn)監(jiān)測是另一個重要應(yīng)用，F(xiàn)BG的高采樣頻率特性使其特別適合橋梁動載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集。特殊事件監(jiān)測方面，F(xiàn)BG系統(tǒng)能夠記錄地震、強(qiáng)風(fēng)等極端事件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。此外，在橋梁維修加固過程中，F(xiàn)BG傳感器可以實(shí)時監(jiān)測施工對結(jié)構(gòu)的影響。

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度看，完整的FBG橋梁監(jiān)測系統(tǒng)包含三個主要組成部分。傳感網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，通常根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化布置。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號的解調(diào)和存儲，現(xiàn)代系統(tǒng)多采用模塊化設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)分析平臺則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和預(yù)警，越來越多的系統(tǒng)開始引入人工智能算法進(jìn)行智能診斷。

當(dāng)前FBG橋梁監(jiān)測技術(shù)正朝著幾個方向發(fā)展。首先是無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)有線系統(tǒng)布線復(fù)雜的問題。其次是智能算法的深度應(yīng)用，通過機(jī)器學(xué)習(xí)提高損傷識別的準(zhǔn)確性。第三是與其他監(jiān)測技術(shù)的融合，如與GNSS、傾角儀等形成多源監(jiān)測系統(tǒng)。最后是監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度利用，通過與BIM技術(shù)結(jié)合，為橋梁數(shù)字孿生提供數(shù)據(jù)支撐。

國內(nèi)外已有眾多成功應(yīng)用案例。例如港珠澳大橋采用了大規(guī)模的FBG監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對超長跨海橋梁的全面監(jiān)控。美國金門大橋的索力監(jiān)測系統(tǒng)也采用了FBG技術(shù)。國內(nèi)多座大型斜拉橋和懸索橋都部署了FBG監(jiān)測系統(tǒng)，積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。

未來隨著技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)BG在橋梁監(jiān)測中的應(yīng)用將更加深入。新型封裝工藝將提升傳感器的環(huán)境適應(yīng)性，5G技術(shù)的應(yīng)用將改善數(shù)據(jù)傳輸效率，人工智能的發(fā)展將提高數(shù)據(jù)分析能力。這些技術(shù)進(jìn)步將使FBG系統(tǒng)在橋梁安全預(yù)警、壽命預(yù)測等方面發(fā)揮更大作用。