紫珊光电的光纤光栅传感产品应用于重大桥梁结构示范工程

　　为了尽早落实光纤光栅传感器在示范工程-主跨336米的松花江斜拉桥的局部应变与温度监测，哈尔滨工业大学和上海紫珊光电技术有限公司充分发挥多年研究光纤光栅传感器的技术储备优势，利用上海紫珊光电技术有限公司的光纤光栅产品研制开发出针对结构表面监测的两种光纤光栅应变传感器和两种光纤光栅温度传感器，并分别申报了国家实用新型专利。
　　为了充分掌握大桥的受力和变形特征，确定受力最不利截面和变形较大位置，为传感器的布设方案提供指导，课题组建立了空间有限元分析模型，并进行了以下主要运营荷载作用下的受力分析。
1. 桥梁空间模态分析结果
　　从结构固有频率来看，松花江大桥的第一阶频率为小于1Hz，采用的光纤光栅信号解调仪采样频率为108Hz。根据采样定理，完全满足需要。
2. 结构自重受力分析
　　自重下，主梁上最大的变形为边跨跨中，主梁最大的压应力在桥过渡墩处，最大的拉应力在桥边墩处，主梁大部分处于受压状态。最大索力为边索。
3. 车辆荷载受力分析
　　车辆荷载下，跨中变形最大，而两端受力最大。
4. 季节温度变化下大桥受力分析
　　哈尔滨冬季室外温度低达－50℃，而夏天高达40℃。因此，本项目计算的温度范围是－50℃～50℃。从季节温度变化下的大桥受力分析图可以看出，主梁的变形在跨中最大，其次是引桥中部，而轴力最大在引桥的索锚固区。季节温差引起的变形正好反向，这样会导致结构处于张拉两种状态，容易产生疲劳效应，由此说明了温度监测的必要性。
5. 日照温差下大桥受力分析
　　考虑环境温度为20℃和主梁上下日照产生的温差为15℃，进行受力分析，其结果：为最大变形为跨中，最大受力为索锚固处的引桥上。
6. 风荷载下受力分析
在横向静风作用下，主梁的变形和受力变化不大，在竖向静风作用下，主梁跨中的变形较大，最大位移为12cm。
根据示范工程的施工进度，哈尔滨工业大学与松花江大桥建设方共同努力，确定了光纤光栅传感器的布设方案，已于2003年4月上旬在南塔的横梁与纵梁上布置了36个片式封装光纤光栅应变传感器。每一横梁上传感器两面布设，每面9个。这些分析结果对于监测桥梁和索塔的温度场及其变化、把握桥梁的实际应力状态并评价桥梁的运行安全状况具有重要的实际意义。
上海紫珊光电技术有限公司是国内唯一一家通过ISO9000认证的生产光纤传感产品的厂家，具有雄厚的技术实力、成熟的光纤传感产品工艺和丰富的光纤传感施工经验，致力于国内土木工程的健康监测。目前紫珊光电已经开发了各种封装形式、安装结构的光纤光栅传感器，并掌握了各种光纤传感器的安装工艺，以适应粗放式的施工场合和恶劣的服役环境，满足结构长期健康监测。