光ファイバー格子温度センサーを使用して橋の高強度コンクリート構造部分の温度を監視する方法

自然環境の温度が変化すると, コンクリート箱桁橋の構造は変形と応力を受けます。, それは安全性に直接影響します, 耐久性, コンクリート構造物の適用性と適用性. 橋構造の実際の温度は、橋の直線性と内部力に直接影響します。. したがって, 建設中の橋梁の応力モニタリング結果に対する温度の影響を効果的に把握するには、建設プロセス中に橋構造物の実際の温度を監視する必要があります。.

ファイバーブラッググレーティング (FBG) センシング技術は従来の監視技術の欠点を克服し、分散型監視技術の技術要件を満たすことができます。, 高精度, 長距離, 橋梁構造物の長期監視. 信号伝播に光を使用するため, センサーはノイズの影響を受けなくなり、優れた電磁波障害防止機能と防湿機能を備えています。, 橋梁工学構造の健全性診断と安全性監視のためのより高度な手段と方法を提供できます。. FBG センサーは最初に監視のためにコンクリートに埋め込まれて以来、 1992, 土木工学におけるそれらの応用は中国で広く調査され、研究されてきました。, 実験研究から橋梁やトンネルなどの実用的な土木構造物への展開. その中で, 橋の建設段階での応力のリアルタイム監視は、光ファイバーセンサーを使用して実行されました。, そして一定の研究結果が得られました. この論文では, 埋め込まれたステンレス鋼のスリーブ保護を備えた新しいタイプの FBG センサーが、注入後の橋の C60 コンクリートの水和熱温度をリアルタイムで監視するために使用されました。. 光ファイバーの温度 センサーはフランジに埋め込まれていました, ウェブプレート, セクションの底板と. この記事では、センサーの設置と監視のプロセスについて詳しく説明します。, 新しいもののパフォーマンスを検証します 光ファイバー温度センサー 複雑な建設条件下で, 箱桁天板の水和熱温度の違いや変化を監視, ウェブプレート, 冬季工事中の底板と. 同様の山岳環境における超長大橋用の C60 コンクリート建設における水和熱温度場の研究に対応する参考資料を提供します。.

プロジェクト概要

橋は高い山が多い山間部にあります, 深い谷, そして険しい地形. 地質条件は非常に複雑です, 予測不可能な天候と過度の雨, 建設を困難にする. 同時に, このプロジェクトの場所打ち橋梁には C60 高級コンクリートが注入されました, 同形式の橋梁にC55グレードのコンクリートを使用する従来の慣行を打ち破る. コンクリートの強度は5MPaしか上がらないのに, コンクリート建設の管理と監視の難易度が大幅に高まります。. 橋梁建設中に C60 コンクリートによって発生する水和熱と温度変化が橋梁の応力に及ぼす影響を監視するため, 事前に埋め込まれた光ファイバー格子センサーを使用して、コンクリート硬化プロセス中および硬化後の温度変化をリアルタイムで監視します。.

ファイバーブラッググレーティングセンシングに基づく箱桁の温度監視

ファイバーブラッググレーティングセンサーに基づく温度監視の原理

ブラッグ ファイバー ブラッグ グレーティングは、シングルモード ゲルマニウムをドープしたファイバーに紫外光を照射してグレーティング テクノロジーを形成することによって形成されます。. ファイバーブラッググレーティングのファイバーコアが外部温度や応力を受けたとき, 格子の間隔が変わります, 反射光の波長の変化を引き起こす. According to the theory of mode coupling, when a broadband light passes through a fiber optic grating, a specific wavelength of light (波長: λ B) Will reflect back, its wavelength λ B satisfies Bragg’s theorem: 2.2 Sensor layout diagram. Due to the width of the top plate being 12m, which is the main sunlight area and also the main heating and cooling surface, 5 sensors are distributed equidistantly for monitoring, with two belly plates and one bottom plate. 合計 8 temperature sensors are numbered S1-S8.

The variation pattern of temperature monitoring results

The variation law of local temperature of cross-section with time

The concrete pouring time for the bridge is at night, and temperature monitoring begins the next morning after completion of pouring. The monitoring time starts at 8am. 橋屋根の外気温は 2 ℃, そして天気は晴れから曇りです. 監視期間は 6 時間, サンプリング周波数は2Hzです. 上部プレートのセンサーには S1 ～ S5 の番号が付けられています。, 上流側がS1、下流側がS5.

コンクリートから発生する水和熱が大きいため、, 外気温度が近くても、 0 ℃, 後 12 時間, 橋の屋根の温度は依然として 10 ℃に近い状態が続いています。 31 ℃. 温度時間履歴曲線をフィッティングすることにより, 温度が時間とともに直線的に低下することが観察できます. S2は天板にあります, とブロックの天板の厚み 12 45cmです. トッププレートの温度が比較的早く下がっていることがわかります。, の近似直線勾配を使用して、 -7.3484, 時間の経過とともに温度が急速に変化することを示します. 内で 6 時間, the temperature drops from 27.5 ℃～ 25.0 ℃, そして気温は下がります 2.5 ℃.

断面温度の縦横分布の変動則

山間部の気候条件と比較して, 川の谷では比較的風が強いです, コンクリートの水和熱の放散に大きな影響を与える. 万龍山橋の橋床は、 12 幅メートル, 屋根の温度差は日射や風向きの影響を受けます。. 天板上の5つのセンサーの監視温度を水平に比較してみます。, 比較結果を図に示します。 4. 天板の水平方向に大きな温度差があることが観察できます。. 下流側トッププレート温度 (S4とS5) 上流側天板より高い, 最大差は約 5.0 ℃. これはトッププレートの温度分布が大きく変化していることを示しています。. 主な理由は、橋の下流側が最初に太陽光にさらされることです。, 橋の上流側が日当たりの良い側です.

トッププレートの温度比較, ウェブプレート, 底板を縦方向に, 比較結果から、底板の温度が 25 ℃, トッププレートの温度は 31.0 ℃, ウェブプレートとトッププレートの接合部の最高温度は 38.0 ℃. 温度変化の傾向は、上下プレートの温度変化率がほぼ同じであることがわかります。. S1とS6の温度時刻歴曲線はほぼ平行です, そして気温はゆっくりと下がっていきます, S8 は基本的に安定状態にありますが、.

埋め込まれた光ファイバー格子温度センサーを使用することにより, 橋の建設段階でC60高強度コンクリート打設温度をリアルタイム監視. 主な監視内容はトッププレートの温度変化です。, ウェブプレート, そして底板, 監視時間は 6 時間.

主な結論は次のとおりです: (1) 内で 12 コンクリート打設から数時間後, 橋の外部温度が 0 ℃, 橋内部の水和熱によって発生する温度は、最高 40 ℃, トッププレートの温度は約 30 ℃, 底板の温度は約 24 ℃, ウェブプレートとトッププレートの接合部の温度は 40 ℃, ウェブプレートの他の部分の温度は底部プレートの温度と同様です, それは 24 ℃.

(2) 山間部に建設された大径間コンクリート橋では、天板温度の水平分布に大きな差が見られる. ブリッジの天板の温度差は約 5 ℃, 天板の温度は太陽光の影響を大きく受けます。. 日光に近い側が最も温度が高くなります, そして日当たりの良い側で最も低い, で 24 ℃.

(3) 断面に沿った温度の垂直分布は、コンクリートの局所的な体積と密接に関係しています。, トッププレートとウェブプレートの接合部の温度など, これはセクション全体の最高温度です, その周り 40 ℃; 底板の温度が一番低い, 続いて腹板の他の部分, そしてトッププレートの温度.

光ファイバー温度センサー, インテリジェント監視システム, 中国の分散型光ファイバーメーカー