斜拉索“悬丝诊脉”：光纤传感如何7×24小时预警大桥生命线异常？

斜拉索，现代大跨度桥梁的“生命线”。其内部索力分布的长期、精准、实时监测，对保障结构安全至关重要。传统检测依赖人工与千斤顶，费时费力、难以连续，更无法捕捉突发异常。 光纤传感技术，以其独特优势，正成为守护斜拉索安全的“智慧神经”。

光纤传感的核心在于“以光探力”。当激光在光纤中传播，其特性（强度、波长、频率等）会随外界温度、应变微小变化而改变。 通过精密解析这些光信号变化，即可反演出斜拉索的实时应力状态。  其中， 布里渊散射（BOTDA/BOTDR）与光纤光栅（FBG）技术 最为成熟可靠，前者擅长长距离分布式监测，后者精于关键点高精度测量。

一、 传感器精准布设：成败在此一举
传感器安装质量直接决定监测精度与系统寿命。

1. 选型匹配：

• 分布式监测（索全长）：首选BOTDA/BOTDR传感光缆。   务必确认光缆具备优异抗弯折、抗侧压性能及长期稳定性。

• 关键点监测（锚固区等）：首选FBG传感器。   明确其量程、精度需覆盖设计索力范围及预期波动。

2. 安装工艺（表面安装为例）：

• 基面处理：   索体表面需彻底除锈（Sa2.5级）、清洁、干燥。  任何油污、浮锈均影响粘结。

• 精准定位：   严格按设计图纸确定传感器/光缆轴向位置，标记清晰。  位置偏差将导致数据代表性失真。

• 可靠粘接：   选用高强度、耐老化、抗蠕变专用环氧结构胶。   均匀涂抹，确保光纤/传感器与索体间无气泡、完全密贴。   固化过程严格控温、保湿、避免扰动。

• 双重防护：   粘接固化后，立即覆盖柔性防护胶或专用铠装护套，重点保护脆弱连接点。   防护层需具备优异耐候、抗冲击、防水密封性。

3. 信号传输：

• 光纤接续：   必须由专业人员在洁净环境操作，采用熔接方式，确保超低损耗（<0.1dB）。  熔接点需可靠保护。

• 光缆引下：   路径设计避免锐角弯折，预留充足余长（缓冲盒），采用专用夹具柔性固定。   严防“微弯损耗”及意外拉扯。

  

二、 数据采集与处理：从信号到“诊断”

1. 采集站设置：  设备需置于温湿度可控箱体内， 可靠接地，电源稳定（建议UPS保障）。

2. 基准值建立：   系统安装调试完成后，需在无交通荷载、环境温湿度稳定时段，采集多组数据建立精准初始基准（“零点”）。   此步骤至关重要！

3. 实时解算：  专业软件将采集的光信号（布里渊频移、FBG波长漂移） 依据标定公式，实时解算为索力值或应变分布图。

4. 数据清洗与补偿：   软件需自动剔除异常跳变，并嵌入温度补偿算法（利用同点测温光纤或独立温度传感器数据），消除温度对测量的干扰。

三、 预警机制：守护安全的最后防线

1. 阈值设定：   基于设计规范、有限元分析、历史健康数据及专家经验，科学设定多级预警阈值（如：设计索力的±10%、±15%、±20%）。

2. 实时比对：  系统持续将实时解算索力与各级阈值进行比对。

3. 分级预警：   一旦触发阈值，系统立即通过平台弹窗、短信、邮件等多渠道，向相关管理人员发出对应级别（注意、警告、严重）的警报信息。

4. 联动响应：   警报信息需清晰包含异常索编号、异常程度、发生时间等关键信息，并触发预设的应急处置流程。

    

四、 运维保障：持久精准的关键

• 定期校准：   每年至少进行一次系统整体校准，与千斤顶张拉等传统方法交叉验证。

• 线路巡检：  定期检查光缆外护套、接续盒、固定点状态， 特别注意人为活动或恶劣天气后检查。

• 数据备份：  建立完善的历史数据备份机制。

• 系统测试：  定期进行模拟报警测试，确保预警通道畅通有效。

光纤传感技术为斜拉桥装上了敏锐的“感知神经”，7×24小时无休地“悬丝诊脉”。  从传感器选型粘接的毫米之功，到数据处理补偿的精密算法，再到预警响应的秒级速度， 每一个环节的严谨操作，都是大桥百年安全运营的坚实基石。  掌握核心技术要点，严格把控施工质量，让科技之力真正守护好跨越江河湖海的钢铁脊梁。