光纤Bragg光栅传感器实现斜拉桥索力实时监测的研究

民用工程结构的健康监测 ,日益引起人们的重视 ,光纤传感技术 ,尤其是光纤光栅传感技术 ,因其易构成高性能、低成本的传感器阵列 ,并在结构监测应用工程中 ,具有巨大的潜力。笔者介绍一种斜拉桥索力实时监测的新方法即光纤光栅法。将光纤光栅刚性粘贴于传感头外表面上 ,使传感头承受拉索的索力 ,通过对光纤光栅波长移动量 (Δλb)的解调 ,以测出索力的大小。通过实验结果与理论分析证明 ,该测试系统具有结构简单、测量范围大、稳定性和线性度好等特点 ,该监测系统既可用于斜拉桥施工阶段的索力测定 ,也可以用于在役斜拉桥结构的长期安全监测。     

桥梁施工过程的布拉格光纤光栅安全监测技术

为了安全可靠地建好每座大跨桥梁,就要对每座桥的施工过程进行安全监测,传统的安全监测方法是采用电测技术,由于抗电磁干扰性差等原因,测试的数据真实性差。笔者在布拉格光纤光栅的传感原理、室内悬臂梁试验和埋设工艺的研究基础上,成功地在黑大公路牛头山大桥上布设了布拉格光纤光栅应变传感器,为对比布拉格光纤光栅的监测结果,埋设了应变砖测试混凝土的应变,监测了该桥预应力混凝土连续梁先简支后连续施工的全过程,施工监测结果表明:布拉格光纤光栅监测大桥施工结果准确、稳定和可靠,同时证明该光纤光栅测试技术可以用于桥梁施工过程的安全监测且结果明显好于传统的电测技术。     

基于光纤光栅的斜拉索振动参数监测实验研究

斜拉索是斜拉桥的主要受力构件 ,对其动力特性进行监测具有重要意义。斜拉索工作条件恶劣 ,现有的测试方法难以实现长期在线监测 ,实现斜拉索的振动在线测量 ,传感器是问题的关键。光纤光栅传感器具有极其优良的稳定性 ,已被证实适用于长期监测 ,在结构监测领域具有非常广泛的应用前景。笔者提出了一种基于光纤光栅传感器的斜拉索动力特性在线监测方法 ,建立了用光纤布拉格光栅作传感器监测斜拉索振动的测量模型 ,为验证该模型建立了模拟试验装置 ,在实验室进行了模拟实验研究 ,并将光纤光栅和传统的电阻应变片两种测量方法进行了实验对比。与传统测试手段相比 ,该方法结构简单 ,成本低 ,并能实现斜拉索动力特性的长期在线监测。     

独塔自锚式悬索桥吊索力影响参数敏感性分析*

为了解成桥吊索力对构件刚度、索鞍位置、温度、吊索张拉力等参数的敏感性，保证自锚式悬索桥体系转换能够安全顺利地完成，以天水市罗家沟大桥为工程背景，采用解析法修正空缆线形、有限元法模拟施工过程，分析张拉前参数和张拉过程参数变化对成桥吊索力的影响。结果表明:刚性吊索索力对吊索抗拉刚度变化敏感，在实际施工前可根据实测数据对吊索张拉力进行适当调整；中、长吊索索力对张拉时环境温度比较敏感，中、长吊索临近的吊索索力对第1轮吊索的张拉力偏差比较敏感，在实际施工时应采取相应的措施对张拉力予以精确控制；吊索力对散索鞍沿滑动面滑动的边界处理较敏感，应在有限元建模和施工时予以重视。     

光纤光栅监测技术在桥涵加固中的应用

在土木工程领域,光纤智能健康监测方法是对建筑物或构筑物的健康状况进行检测的一种新方法.采用200 mm×300 mm×3 000mm试件,对比试验研究桥梁监测中广泛应用的振弦传感器与布拉格光栅传感器.结果表明,布拉格光栅传感器具有更好的检测精度、线性响应和重复性.根据光纤光栅传感器的应变传感特性标定试验,在武黄高速公路的典型桥涵中布设光栅传感器,采集分析加固前后静载试验工况下底部钢筋以及桥涵加铺层钢筋的应变数据,评估高速公路桥梁加固效果,并对桥涵结构进行长期监测.监测结果表明,埋入的光纤光栅可方便地监测桥涵安全状况,其稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康的要求.同时,根据光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用实践,探讨了其在桥梁监测中应用所面临的一些关键问题及解决途径.     

平行钢丝吊索强度安全性分析与评估

评估不同断丝数目时吊索的安全性能.在对某大跨径钢管混凝土拱桥三维有限元实体模型仿真分析的基础上,以拉索在恒载及汽车活载作用下的拉力安全系数为拉索失效判据,建立拉索失效功能函数.确定拉索失效功能函数中各参数的概率分布,采用Matlab计算软件生成各参数的随机样本,进而通过编程实现功能函数的计算机求解.采用Monte-Carlo法(蒙特卡洛法)评估吊索在不同损伤程度时的强度安全概率,计算各工况下吊索强度可靠性指标值并推导出吊索失效的临界断丝数.结果表明,吊索失效概率随断丝数的增加而急剧增大,吊索强度安全可靠性指标值随断丝数的增加近似呈线性衰减趋势.确定吊索失效的临界断丝数对吊索宏观检查和评估具有较大的工程实用价值.     

压力管道薄弱部位的光纤Bragg 光栅应变监测技术研究

为预防压力管道泄漏或者恶性爆管事故的发生,采用光纤Bragg光栅传感器对压力管道薄弱部位进行表面应变监测,实现对压力管道爆管事故的安全监控。采用一段定制加工的实验压力管道,首先采用ANSYS 软件对压力管道进行了应变建模和有限元分析,得到压力管道的 L 型、U 型和 T 型接头等薄弱部位的应力分布,然后在应力集中区贴装光纤 Bragg 光栅传感器,对表面应变进行实时测试,测试结果经过应变传递误差修正之后,与理论值和电阻应变片结果进行比对,证实了光纤 Bragg 光栅传感器对压力管道薄弱部位安全监测的可行性。     

具有视频联动功能的光纤围栏周界入侵监测系统

提出一种具有视频联动功能的光纤围栏周界入侵监测系统。串联布拉格光纤光栅传感器(FBG)阵列组成传感光缆对周界围栏入侵信号及时感知并进行准确报警和定位,光纤围栏入侵监测系统把报警及定位信息传输给与其联动的视频监控系统,控制监控设备对引起报警的入侵地点进行重点监控,并在第一时间切换并放大显示入侵现场的图像,同时保存现场录像对入侵事件进行备案。本系统方案设计合理,联动功能的实现使得本身具有突出优点的光纤围栏入侵监测系统同时具备了对入侵的监测、监控以及入侵对象的准确辨识和取证功能,不仅提高了系统的智能化水平,更重要的是进一步改善了系统的安全防范性能。     

面向MAS的大跨径梁桥挂篮施工安全监控方法研究

大跨径梁桥挂篮施工风险因素多,施工安全控制难度大。为了保证习均大桥挂篮施工的安全,本文试图基于MAS建立大跨径梁桥挂篮施工安全监控系统。充分运用Agent的协同交互的优势,划分六大类Agent形成MAS施工安全监控系统模型框架。基于.NET Framework构建该系统,建立Socket的多Agent的通信机制,实现了梁桥有限元分析模型的自动更新,以及梁桥挂篮施工安全状态的分析与预测,确保了习均大桥的施工安全。     

中石化华东石油局苏北油田安全监控系统项目顺利通过验收

2008年5月13日，由中国安全生产科学研究院承担的中石化华东石油局苏北油田安全监控系统项目的验收会在苏北油田洲城联合站举行。苏北油田安全监控系统项目从调研、方案设计到现场施工、安装、调试共历时近4个月。该系统经过一个月的试运行，总体情况良好，达到了验收要求。     

桥梁工程区气象安全保障系统的研究

根据国内大型桥梁建设工程区对气象安全保障的特殊要求及目前常规气象监测与预报预警的现状 ,笔者提出桥梁工程区气象环境监测、预报预警、安全保障建设的整体思路和技术框架 ,并据此研制成功一个基于通用分组无线业务 (GPRS) ,由工程区数据采集、分析及预报制作、信息传输、应急措施 4部分组成的桥梁工程区气象安全保障系统。该系统克服了以往桥梁施工气象安全保障中的缺陷 ,满足了建设部门随时随地掌握工程区当前和未来气象环境及其他安全保障对工程区气象基础数据的需求。系统应用于苏通长江公路大桥施工期的气象安全保障中 ,已取得明显实效 ,为该大桥建设规避气象灾害 ,降低不利天气条件影响 ,保障施工安全及施工计划安排提供了决策依据。     

安全监控系统敷设电缆时如何进行防雷设计？

安全监控系统的防雷保护由于设备的安装环境特殊，是一个比较复杂的问题，很多情况下都不能保证100％设备不被雷击损环。对安全监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，当地是否雷击高发区，而设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。     

纵向肋条对斜拉索减振特性的影响研究

为研究纵向肋条气动措施对斜拉索风雨激振现象的抑振机制,首先,建立可用于分析带有运动水线的不同气动外形斜拉索的风雨激振理论模型;然后,推导耦合的水膜运动方程和拉索振动方程;最后,采用该理论模型系统分析带有不同个数纵向肋条的斜拉索的振动响应、水膜形态特征以及拉索表面气动升力和阻力的变化特性等。结果表明:纵向肋条会阻碍上水线的形成,通过增加拉索表面的纵向肋条个数,可降低拉索发生风雨激振的风险;当拉索沿环向布置12根纵向肋条时,水线运动的主频已远远偏离拉索的固有频率,在保证风阻系数小的同时降低拉索的横风向振幅,减振效果最佳。     

基于光纤传感网技术的智能油田综合监测系统

基于光纤传感网技术提出一种应用于油田各采油井中集防火、防盗与钻油井架作业安全在线实时监测于一体的智能油田综合监测系统。利用光纤布拉格光栅(FBG)分别进行温度和应变传感器封装,并进行混合组网,对油田各油井区域的实时温度、井架形变、作业区域周界或储油罐周界的入侵、盗窃等进行在线监测,采用自主研发的16通道光纤光栅解调设备对监测网络各传感节点的光信息进行实时解调,通过后端信号处理方法对温度、应变异常和周界入侵进行自动检测、识别和报警,实现油田生产及安全的在线自动综合监测。     

基于“双循环”系统的钢桥梁施工项目安全问题分析

为提升钢桥梁施工项目安全管理水平,本文采用人员访谈、问卷调研及逻辑分析的方法,对钢桥梁施工项目关键问题进行界定,并建立施工项目关键问题的双循环系统;在此基础上,从施工项目内循环、外循环方面对项目主体系统提出组合干预策略。研究表明:施工项目主体系统主要受内外双循环系统的要素作用,其中内循环分别为生产系统、技术系统、配置系统、安监系统,具有相互作用机制,外循环系统通过系统管理合作面、服务监督面、沟通协调面3个工作面作用,相互之间具有17个作用要素。     

光纤光栅(FBG)传感器在尾矿库在线监测中的应用

光纤光栅(FGB)传感器已经广泛应用于水利工程监测中,在尾矿库在线监测系统中的应用也在逐步增多。为提高某尾矿库在线监测系统的抗干扰和运行稳定性,某尾矿库在线监测系统工程采用以光纤光栅传感器作为主要采集设备。应用结果表明:光纤光栅传感设备的突出优点是运行稳定性好、抗干扰能力强,测量精度满足使用要求;明显不足是安装条件要求高,前期投入较高。     

实施施工现场网络安全监控

目前,建筑业工程建设规模不断扩大,工艺流程纷繁复杂,如何搞好现场施工管理,控制生产安全事故的发生,一直是施工企业、政府管理部门关注的焦点。利用现代科技,优化监控手段,实现实时、全过程、不间断的安全监管,也成了建筑行业安全施工管理正在考虑的问题。发展远程监控可以很好地解决这个问题。     

基于STPA和模糊BN的装配式建筑吊装施工安全风险分析*

为有效评估装配式建筑吊装施工中的安全风险状态,识别关键风险因素,运用系统理论过程分析方法(STPA)构建吊装施工过程中的控制反馈结构,识别导致危险的不安全控制行为,确定不安全控制行为的致因因素;基于风险因素间的关联关系构建贝叶斯网络（BN）模型,推理计算装配式建筑吊装施工安全风险状态概率,并结合反向诊断推理分析影响安全事故的风险因素;通过敏感性分析,识别装配式建筑吊装施工安全中的关键风险因素。结果表明:装配式建筑吊装施工安全风险处于低风险状态;起重机械超负荷运行、现场安全管理不到位和吊索吊具存在缺陷等因素是影响装配式建筑吊装施工安全风险的关键风险因素。     

隧洞施工通风系统事故树分析

在采矿、铁路、公路及水利水电工程中，常常采用长距离隧洞或隧道来穿越高山。而隧洞的施工以其施工技术复杂、难度大、风险高，经常成为控制工程工期的主要环节，隧洞施工中的通风换气系统，关系到施工能否顺利进行和施工作业人员的人身安全，根据隧洞施工通风系统的运行特点，采用安全系统分析中的事故树（FTA）方法，对隧洞施工中通风系统的安全性进行定性分析，找出影响通风安全的主要因素，并提出了通风安全管理对策，可以保证施工作业的顺利进行和人身安全，提高整个施工作业的安全度。     

运用FTA研究桥梁修复施工高空坠落事故的风险控制

在对桥梁修复施工的特点和现场施工情况分析的基础上,总结了桥梁修复施工中引起高空坠落事故的原因,并用事故树分析法(FTA)得出桥梁施工高空坠落的基本事件,从技术和管理两方面对预防桥梁修复施工高空坠落事故提出可行性方案,为桥梁修复施工的现场安全管理提供技术支持。