今年12月，第三届分布式光纤传感技术及应用大会将在于哈尔滨隆重举办。作为本次大会的承办单位，神州普惠子公司哈船光科正全力推进大会筹备。为了在会前与业界同仁深入交流前沿技术、共享应用真知，我们特别推出“分布式光纤传感应用场景与案例分享”系列专题报告。今天是本系列的第4期，让我们将目光投向——桥梁安全。
分布式光纤传感如何帮助桥梁更早发现异常
一座桥梁投入使用后，要长期承受车辆荷载、温度变化、风雨侵蚀和材料老化。很多结构问题并不会突然出现，而是从局部应变异常、裂缝发展、刚度变化或振动特征偏移开始，经过较长时间逐步累积。传统桥梁检查以人工巡检和定期检测为主，关键位置也会安装应变计、加速度计等传感器。但桥梁尺度大、构件多，有限的测点很难覆盖所有潜在风险区域；传感器数量增加后，供电、布线和长期维护成本也会随之上升。分布式光纤传感提供了一种新的观察方式：让一根光纤沿线连续参与感知，把过去零散的“测点”，连接成一条能够观察应变、振动和温度变化的“感知带”。
PART.01
光纤如何感知一座桥？
智创未来，科技赋能激光在光纤中传播时，会产生微弱的后向散射光。当桥梁受车辆、温度或环境作用发生细微变形，光纤中的散射信号也会随之变化。系统通过分析这些变化，可以获得光纤沿线不同位置的状态。用于桥梁监测时，主要关注三类信息：分布式应变监测：观察桥面、梁体或关键构件沿线的拉伸与压缩变化，为识别异常受力、变形集中和裂缝发展提供依据。分布式振动监测：记录车辆通行和环境激励下的动态响应，提取桥梁固有频率、振型等特征，分析结构整体状态是否发生变化。温度与应变联合分析：桥梁会随昼夜和季节变化产生热胀冷缩。将温度影响与荷载、材料变化区分开，是减少误判的重要前提。它的价值并不是简单地“替代人工巡检”，而是补上两次检查之间的信息空白，让管理人员看到异常发生在哪里、如何发展，以及是否需要进一步检测。
PART.02
它能解决哪些桥梁监测痛点？
从少量测点走向连续覆盖。
点式传感器只能反映安装位置附近的情况。分布式光纤能够形成沿线数据，使局部应变集中和异常变化更容易被发现。
从一次检测走向趋势观察。 桥梁是否安全，不能只看某一天的数据。持续积累的基线，可以帮助识别缓慢增长的变形、刚度变化和季节性规律。从发现异常走向辅助定位。 当某一段光纤信号明显偏离历史状态，系统可以将光学距离映射到桥跨或构件区域，缩小现场复核范围。从单一数据走向多源判断。 光纤数据可以与荷载、气象、视频、传统应变计和加速度计结合，减少把正常交通振动或温度变化误判为结构损伤的可能。
PART.03真实案例
1 美国Coyote Creek桥
斯坦福大学团队在美国加利福尼亚州圣何塞一座跨越Coyote Creek的混凝土桥上开展了实桥试验。公开论文显示，该桥长约50米，为三跨连续混凝土梁桥，桥面下方管道中已有通信光缆。研究人员利用分布式声学传感技术读取车辆和环境激励产生的动态应变，并在桥面布置加速度计进行对照。结果显示，系统识别出的前三阶固有频率与加速度计结果的平均绝对差为0.06赫兹，并重建了米级空间尺度的振型。这个案例的重要意义，是验证了既有通信光缆在一定条件下可以被转化为桥梁动态监测资源。对于拥有沿线光纤基础设施的道路网络，未来可能由一套解调设备服务多座桥梁，减少逐桥安装大量独立传感器的压力。
2
法国A8高速公路跨线桥
法国CEREMA、蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心等机构，对法国东南部昂蒂布附近一座跨越A8高速公路的预应力混凝土桥开展了DAS实桥试验。公开研究资料显示，该桥长63.5米、宽8米。团队分别于2022年6月和2024年1月进行测试，利用交通和环境产生的微小振动识别桥梁动态特征。研究最终识别出8种桥梁模态，并观察到夏季与冬季之间明显的频率和振型差异。研究认为，温度引起的桥面伸缩会改变桥台附近的边界条件，进而影响桥梁动态表现。这说明桥梁监测不能把“数据变化”等同于“结构损伤”，必须先理解季节、温度、交通等正常因素，才能建立可靠的异常判据。上述两项案例均属于公开的实桥科研验证，它们证明了技术可行性，也揭示了从“能测到”走向“能预警”仍需解决的数据基线和工程验证问题。
PART.04
真正有效的系统，要回答四个问题
第一，监测对象是什么？ 是关注整体刚度和振型变化，还是关注局部应变、裂缝和异常振动？目标不同，数据采集和分析方法也不同。第二，什么变化属于异常？ 桥梁每天都在随交通和温度变化。报警阈值不能脱离荷载、季节和历史基线单独设置。第三，异常如何对应到真实构件？ 系统中的光纤距离必须与桥跨、梁段和重点区域建立准确关系，报警才具有现场处置价值。第四，报警后如何闭环？ 光纤监测更适合作为风险筛查和趋势预警工具。发现异常后，仍需结合人工检查、无损检测、结构计算和专家评估确认原因。
PART.05
结语
桥梁安全监测真正需要的，不是屏幕上更多的曲线，而是更连续、更可信的结构信息。分布式光纤传感把整根光纤变成感知介质，让桥梁从有限测点监测走向沿线观察。它可以帮助管理人员更早看到局部异常、理解长期趋势，并把有限的检测资源投向最值得关注的位置。未来，当光纤数据与气象、交通荷载、视频巡检和数字模型进一步融合，桥梁维护有望从“定期检查、发现问题”，逐步走向“持续感知、风险排序、主动养护”。
公开资料来源
Stanford University研究团队，《Vibration-Based Bridge Health Monitoring using Telecommunication Cables》，2022：https://arxiv.org/abs/2205.05114
E. Diego Mercerat等，《Tracking the normal modes of an overpass highway bridge using Distributed Acoustic Sensing》，2025： https://arxiv.org/abs/2510.24212
Xin Gui等，《Intelligent Distributed Optical Fiber Sensing in Transportation Infrastructures: Research Progress, Applications, and Challenges》，2026： https://arxiv.org/abs/2601.13891