Intelligente Zustandsuberwachung von Bruckenbauwerken mit Hilfe faseroptischer Sensoren basierend auf der Rayleigh-Ruckstreuung

摘要

Allein in Bayern gibt es 10 914 Brucken, von denen sich 538 in einem ungenugenden Zustand befinden [1]. Die Zahl der sanierungsbedurftigen Bauwerke wird in der Zukunft weiterhin steigen, da der zunehmende Schwerlastverkehr bei der Konzeptionierung sowie dem Bau der Verkehrsbrucken meist nicht berucksichtigt wurde. Die Begutachtung des Zustandes einer Brucke ist mit einem hohen Zeit- und Personalaufwand verbunden. Im Rahmen des Forschungsprojektes "i.bridge" wird fur diese Problemstellung ein neuronales Netz entwickelt, welches mittels Sensoren verschiedene Parameter uberwacht und somit eine Aussage uber den Zustand einer Brucke liefern kann. Fur die sensorische Erfassung des Bruckenzustandes durch Messung von Dehnung, Beschleunigung und Temperatur werden neben bewahrten Technologien auch neuartige Sensortechnologien eingesetzt. Eine dieser Technologien basiert auf der Messung der Licht-Ruckstreuung in einer optischen Faser mittels optischer Frequenzbereichsreflektometrie. Mit diesem Messprinzip konnen ortsaufgelost die Dehnungswerte entlang der Glasfaser gemessen werden. Dadurch wird es moglich, Risse in der Betonstruktur eines Bruckenbauwerks zu detektieren. Auch die Schwingungsmoden eines Bruckenbauwerks konnen erfasst werden um Ruckschlusse auf den Zustand der Brucke zu geben. Der Vorteil dieses Systems, gegenuber herkommlichen Dehnungsmessstreifen, liegt u.a. darin, dass lediglich eine optische Faser, die selbst als ortsaufgeloster Sensor fungiert, am Bauwerk installiert werden muss. Dadurch kann darauf verzichtet werden, eine Vielzahl von Einzelsensoren zu montieren, sowie die erforderlichen elektrischen Leitungen zu verlegen. Es konnte gezeigt werden, dass eine ortsaufgeloste Erfassung der Durchbiegung und Schwingung des Bruckenbauwerks mit einem faseroptischen Messsystem basierend auf der Rayleigh-Ruckstreuung erfolgreich realisiert werden kann.