當(dāng)自然環(huán)境溫度變化時,，混凝土箱梁橋結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生變形和應(yīng)力，這將直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全,、耐久性和適用性。橋梁結(jié)構(gòu)的實際溫度對橋梁的線形和內(nèi)力有直接的影響,，因此必須在施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)的實際溫度進(jìn)行監(jiān)測,，有效地掌握施工中溫度對橋梁應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果的影響,。

Fiber Bragg Grating（FBG）傳感技術(shù)可以克服傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)存在的缺陷,，該技術(shù)能夠滿足橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測的分布式,、高精度、遠(yuǎn)距離和長期性的技術(shù)要求,。由于使用光進(jìn)行信號傳播,，傳感器不再受噪聲的影響，并且具有較好的抗電磁干擾和防潮功能,，從而可以為橋梁工程結(jié)構(gòu)的健康診斷和安全監(jiān)測提供更加先進(jìn)的手段和方法。自1992年 FBG傳感器首次被埋入到混凝土內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)測之后,，F(xiàn)BG傳感器在土木工程中的應(yīng)用在國內(nèi)得到了廣泛的探索和研究,，從實驗研究拓展到橋梁、隧道等一些實際的工程結(jié)構(gòu),。其中,，利用光纖傳感器對大橋施工階段應(yīng)力進(jìn)行了實時監(jiān)測，取得一定研究成果本文采用一種新型的埋入式不銹鋼套筒保護(hù)的FBG傳感器對大橋C60混凝土澆筑后水化熱溫度進(jìn)行實時監(jiān)測,，在截面的翼緣,、腹板和底板分別埋入了光纖溫度傳感器。詳細(xì)介紹了傳感器的安裝過程和監(jiān)測過程,，驗證了新型光纖溫度傳感器在復(fù)雜施工條件下的工作性能,，同時監(jiān)測了冬季施工過程中箱梁頂板、腹板和底板的水化熱溫度差異和變化規(guī)律,，為在同類別的山區(qū)環(huán)境中的特大跨橋梁C60混凝土施工水化熱溫度場研究提供相應(yīng)的參考,。

工程概況

大橋處于多高山深谷且地勢陡峭的山區(qū)，其地質(zhì)條件十分復(fù)雜,，天氣變化不定,，雨水偏多，施工困難,。同時工程中橋梁現(xiàn)澆梁采用C60高標(biāo)號混凝土澆筑,，打破了同類型橋梁采用C55標(biāo)號混凝土的常規(guī)。雖然混凝土強(qiáng)度僅提高5MPa,，但是大大增加了混凝土施工控制和監(jiān)測難度,。為了監(jiān)測橋梁施工過程中C60混凝土產(chǎn)生的水化熱和溫度變化對橋梁受力影響，采用預(yù)埋式光纖光柵傳感器對混凝土固化過程中和后期溫度的變化進(jìn)行實時監(jiān)測,。

基于光纖光柵傳感的箱梁溫度監(jiān)測

基于光纖光柵傳感器的溫度監(jiān)測原理

Bragg光纖光柵是由單模摻鍺光纖經(jīng)紫外光照射成柵技術(shù)形成,，當(dāng)光纖光柵纖芯受到外界溫度或者應(yīng)力的作用時，光柵的間隔將發(fā)生改變，從而引起反射回來的光波長發(fā)生變化,。根據(jù)模耦合理論,，一束寬帶光經(jīng)過光纖光柵時，特定波長的光（波長為λB）會反射回來,，其波長λB滿足Bragg定理：2.2 傳感器布置圖由于頂板寬度為12m,，為主要的日照區(qū)，同時也是主要的受熱面和散熱面,，采用等距離分布5個傳感器進(jìn)行監(jiān)測,，腹板兩個，底板一個,，一共8個溫度傳感器,，分別編號為S1—S8。

溫度監(jiān)測結(jié)果變化規(guī)律

截面局部溫度隨時間的變化規(guī)律

大橋的混凝土澆筑時間為晚上,，在完成澆筑后第二天早上開始對溫度進(jìn)行監(jiān)測,。監(jiān)測時間為早上8點開始，橋梁頂板外部溫度為2℃,，天氣為晴轉(zhuǎn)多云,，監(jiān)測持續(xù)時間為6個小時，采樣頻率為2Hz,。頂板的傳感器為編號分別為S1—S5,，頂板S1側(cè)為上游方向，S5為下游一側(cè),。

由于混凝土產(chǎn)生較大的水化熱,，雖然外部室外溫度接近0℃，經(jīng)過12h后,，橋梁頂板溫度依然有將近31℃,。通過擬合溫度時程曲線可以發(fā)現(xiàn)，溫度隨著時間線性下降,。S2為頂板處,，12#塊的頂板板厚度為45cm，可以發(fā)現(xiàn)頂板溫度降得比較快,，擬合出的線性斜率為-7.3484,，說明溫度隨時間的變化較快，在6h內(nèi)溫度從27.5℃下降到25.0℃,，溫度降低2.5℃,。

截面溫度縱、橫向分布變化規(guī)律

對比在山區(qū)氣候條件下,，河谷有比較大的風(fēng),，這對混凝土水化熱的消散有很大的影響,，萬龍山大橋的橋面寬12m，頂板的溫度差異受日照和風(fēng)向影響?，F(xiàn)在將頂板的五個傳感器的監(jiān)測溫度進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，對比結(jié)果見圖4?？梢园l(fā)現(xiàn)沿著橫向,，頂板的溫度有較大的溫差，下游處的頂板溫度（S4和S5）比上游處頂板溫度高,，最大差值約5.0℃,，說明頂板的溫度分布差異性很大，主要原因為橋梁的下游側(cè)面先受太陽照射,，而橋梁的上游側(cè)面為背陽面,。

將頂板、腹板和底板的溫度進(jìn)行截面縱向?qū)Ρ?，從對比結(jié)果可以看出,，底板的溫度為25℃，頂板的溫度為31.0℃,，腹板和頂板交接處的溫度最高為38.0℃。溫度的變化趨勢可以看出,，頂板和底板的溫度變化率幾乎相同,，S1和S6的溫度時程曲線幾乎平行，溫度緩慢下降,，而S8基本上處于平穩(wěn)狀態(tài),。

通過采用預(yù)埋式光纖光柵溫度傳感器，對大橋施工階段C60高強(qiáng)度混凝土澆筑后溫度進(jìn)行實時監(jiān)測,，主要監(jiān)測內(nèi)容為頂板,、腹板和底板的溫度變化情況，監(jiān)測時間長6h,。

主要結(jié)論有：（1） 混凝土澆筑后12h內(nèi),，當(dāng)橋梁外部溫度為0℃時，橋梁內(nèi)的水化熱產(chǎn)生的溫度可以高達(dá)40℃,，頂板溫度為30℃左右,，底板溫度24℃左右，腹板和頂板交接處的溫度為40℃,，腹板其他部位溫度和底板接近,，為24℃。

（2） 在山區(qū)施工的大跨混凝土橋梁,，頂板溫度橫向分布有較大的差異,，大橋頂板溫差為5℃左右，頂板溫度受日照影響明顯，靠近日照一側(cè)溫度最高,，背陽面溫度最低,，為24℃。

（3） 溫度沿截面的豎向分布規(guī)律于混凝土的局部體積有很大關(guān)系,，如頂板和腹板交接處溫度為整個截面溫度最高,，為40℃左右；底板的溫度最低,，其次為腹板其他部位,， 然后為頂板溫度。