主缆是悬索桥不可或缺的主要承重部件，其耐久性直接决定了整个结构的全生命周期安全[1]。长期暴露在恶劣的自然环境中，镀锌钢丝极易受到高温高湿引起的电化学腐蚀，这已成为威胁主缆安全服役的主要失效机制[2]。在影响钢丝腐蚀的所有因素中，温度和相对湿度（RH）是唯一在整个桥梁服役期间持续作用的可控核心环境变量[6]。因此，实现主缆的全长度、高精度分布式温度和湿度监测，并准确描述其三维时空演变，是防腐、剩余寿命预测以及主缆精细运维的基本前提。早期的研究主要集中在建立防腐标准体系和基础理论方面。美国2004年发布的NCHRP报告534已成为国际公认的主缆检测和评估技术标准[3][4]。英国福斯桥的工程实践验证了温度和湿度控制在减轻主缆腐蚀中的关键作用[5]。2004年，Suzumura等人系统地证明了温度和RH是控制镀锌钢丝腐蚀速率的主要环境因素，为温度-湿度与腐蚀耦合研究奠定了理论基础[6]。
随着传感技术的进步，主缆内部环境监测和腐蚀相关性研究取得了显著进展。2013年，Matthew等人开发了一种用于主缆内部的非破坏性腐蚀监测网络，证实了腐蚀速率与温度/湿度之间存在强线性相关性，以及温度和湿度波动随深度增加而衰减的现象[7]。2016年，同一研究团队在曼哈顿桥上完成了现场监测，并基于监测数据实现了除湿系统的精确控制[8]。2018年，Karanci等人利用温度和湿度作为核心输入参数，建立了主缆的腐蚀演变模型和剩余使用寿命评估方法[9][10]。同时，在主缆温度和湿度场的数值模拟和分布规律研究方面也取得了实质性进展。Robinson等人于2022年测量了主缆的有效体积热导率[11]。先前的实验研究表明，太阳辐射可在主缆截面产生最大20°C的温差，相对湿度呈现“表面低、核心高”的分布特征[12][13]。2026年，Lyu等人提出了一种主缆的三维温度和湿度场计算方法，发现太阳辐射可导致截面最大温差为23°C，相对湿度差为30%。这种不均匀分布可能导致不同位置钢丝的腐蚀速率相差达1.5倍，太阳辐射对主缆温度的有效影响深度约为30厘米[14]。
在工程实践和传感技术应用方面，Miao等人基于温度和湿度数据开发了一种编制桥梁钢材加速腐蚀环境谱的方法[15]。Que等人指出，现有研究在理解主缆沿长度方向的温度和湿度分布方面仍存在显著差距[16]。Chen等人通过现场开缆检查直接验证了温度和湿度对钢丝腐蚀的径向影响[17]。Ou等人证实了主动式主缆除湿系统的防腐效果，但也指出由于缺乏全缆监测数据，这些系统的运行成本较高且调节盲目[18]。光纤布拉格光栅（FBG）传感技术因其抗电磁干扰和抗腐蚀的优点而逐渐应用于主缆监测。2025年，Zhang等人开发了一种基于FBG的智能缆索，实现了主缆局部区域的温度和湿度监测[19]。然而，当前研究仍存在三个主要技术瓶颈：首先，三维温度和湿度数值模型缺乏使用千米级主缆全长度测量数据进行验证和校正；其次，传统监测方案多为局部点式，无法捕捉温度和湿度的三维非均匀分布，从而阻碍了腐蚀速率的空间异质性分析和全缆剩余寿命评估；第三，传统FBG技术的复用能力有限，难以满足长跨度主缆远距离、高密度监测的需求。
为了解决这些限制，本文提出了一种基于超弱光纤布拉格光栅（uwFBG）的悬索桥主缆分布式温度和湿度监测方法，以贵州省花江峡谷桥为工程背景。uwFBG技术继承了传统FBG的优异传感性能，同时具有超大规模复用能力和远距离监测的独特优势[20][21][22]。通过设计双波长交错传感器和实验室校准，实现了0.24°C的温度分辨率和0.42%RH的湿度分辨率。开发了一种由“智能线材-智能杆-智能缆索”组成的创新三级保护结构，以确保传感器在复杂施工和服务条件下的长期可靠性。最终，成功实现了2160米长主缆的全长度实时分布式温度和湿度监测。该方法突破了传统局部和间接监测的局限，为主缆温度和湿度场模型的验证、腐蚀速率的准确计算以及除湿系统的精确调节提供了全链条数据支持，对长跨度悬索桥主缆的全生命周期运维具有重要的工程价值。
