针对大跨度空间索结构施工及运营阶段的索力监测难题, 基于光纤光栅应变敏感的特性, 利用“预应力原理”与凹槽封装技术,该文研制了一种内嵌封装大量程光纤光栅传感器的智能拉索, 解决了光纤光栅传感器工程应用易断裂及监测量程不足的缺陷。在此基础上对其进行张拉试验, 验证智能拉索的主要传感性能指标。试验结果表明, 光纤光栅传感器监测灵敏度约为0.002 66 nm/kN, 线性度误差≤2.86%, 迟滞误差≤1.53%, 重复性误差≤2.40%, 总精度误差≤4.03%, 监测量程可达到拉索极限承载力的80%。采用该技术, 利用光纤光栅传感器对某体育场馆索网结构的施工张拉进行实时监测, 并将光纤光栅传感器监测荷载与千斤顶张拉荷载进行对比, 索体张拉完成后两者误差仅为2.95%。该技术实现了拉索全生命周期、高精度的索力监测。

设计了一种在预应力钢绞线中心丝上设置倾斜凹槽封装光纤光栅的自感知钢绞线, 以解决体内预应力钢绞线其它传感器无安装空间, 易碎断导致封装成活率低以及监测量程不够等技术难题.理论分析了不同凹槽倾角封装的光纤光栅传感器的监测应变与钢绞线应变, 根据复合材料剪滞模型理论建立了二者之间的应变关系.以倾角为变化参数, 研制了系列光纤光栅自感知钢绞线, 并对其进行张拉试验, 测定光纤光栅传感器量程的变化情况.试验结果表明：该方法能有效扩大光纤光栅传感器的监测量程, 当倾斜角度为30°时, 所能监测的应变范围与0°相比, 提高了44%.采用该技术, 利用光纤光栅传感器对某高速公路预应力箱梁的施工张拉及服役进行实时监测, 传感器成活率为100%, 同时将光纤光栅的理论及标定应变关系与现场张拉及二次张拉的数据进行对比, 误差均在5%以内.该技术实现了对体内预应力钢绞线施工张拉和服役全生命周期的监测.